预制板现浇混凝土叠合层加固砌体教学楼的抗震性能分析.docx

预制板现浇混凝土叠合层加固砌体教学楼的抗震性能分析
0引言
2022年512汶川地震中大量教学楼毁坏倒塌，造成大量学生伤亡，这一惨痛教训使得整个社会对教学楼安全的重视程度提高到一个新的水平。笔者经过对地震现场的实地调查以及查阅相关文
预制板现浇混凝土叠合层加固砌体教学楼的抗震性能分析
0引言
2022年512汶川地震中大量教学楼毁坏倒塌，造成大量学生伤亡，这一惨痛教训使得整个社会对教学楼安全的重视程度提高到一个新的水平。笔者经过对地震现场的实地调查以及查阅相关文献[12]，总结出地震区倒塌的教学楼具有以下典型特点：多为砌体结构，且使用预制板楼盖。对于砌体结构，如何保证结构的整体性和侧向承载力是抗震加固设计的关键。本文中重点研究旨在增加楼板的平面外刚度而增设现浇混凝土叠合层的加固方法对于房屋抗震性能的影响。
1现有砌体结构教学楼抗震性能分析
在地震中建造年代比较早的砌体结构教学楼大都采用预制板装配式楼盖，空心预制板直接搭在承重墙体或大梁上，使得空心预制板的整体性、平面外刚度不足，地震时作用于楼、屋面板上的水平剪力无法传递至附近的抗震横墙，只能依靠窗间墙及其大梁下的扶壁柱承受地震力，产生较大变形后，使窗间墙或扶壁柱在偏心较大的重力作用下垮塌，进而使整个楼、屋面板倒塌[3]。同时，楼、屋盖的平面外刚度不足还会影响到抗震设计中地震作用的分配，同样会影响到砌体结构的静力计算方案[4]。因此，对于砌体结构，楼、屋盖的平面外刚度对房屋的整体受力性能有重要影响。
针对这种地震破坏现象，中国学者提出了多种加固方法，如增大窗间墙的截面尺寸，提高窗间墙的承载力，改善窗间墙的延性等，但这些方法并没有从本质上改进砌体结构的整体抗震性能[59]。为了使抗震横墙在地震中承担大部分地震力，应从提高装配式楼、屋盖的整体性入手。《建筑抗震加固技术规程》（JGJ116-98）[10]中建议的预制楼板的整体性加固方法是增设钢筋混凝土现浇层或增设托梁，其中增设托梁的方法由于施工技术复杂、经济资源花费较大等原因，极少在实际工程中采用。目前，大多数实际工程中多采用的加固方法是增设现浇混凝土叠合层。本文中以典型砌体结构教学楼为研究对象，采用通用有限元软件ANSYS分析现浇混凝土叠合层对砌体结构房屋抗震性能的影响。2抗震性能有限元分析

本文中以上海市中小学教学楼抗震鉴定加固项目为依托，建立一个典型砌体结构教学楼有限元模型，教学楼结构平面和立面见图1。
上海市中小学教学楼大部分是建造于20世纪七八十年代的砌体结构，混凝土强度等级为C20，，烧结粘土砖的强度等级为MU10。建筑砌体墙厚度为240mm，承重大梁尺寸为240mm400mm，大梁下承重柱尺寸为240mm240mm。空心预制板尺寸为240mm3000mm，板间间距为80mm。空心预制板厚度为120mm，按照弯曲模量一致的原则折算成实心预制板，厚度为114mm。
结构建模时，忽略窗间墙的作用，采用实体单元模拟砌体材料，壳单元模拟预制板结构。结构所输入的地震波由国家强震动台网中心提供，为四川什邡市八角镇地震观测台未经校正的数据，共持时225s，，45000个点。在不影响加速度波形的前提下，本文中选取第30～60s的波进行计算，