新型砌塊研究助力村鎮(zhèn)建筑抗震

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      近日，在北京工業(yè)大學(xué)，記者看到了國(guó)際先進(jìn)的4000噸壓力多功能大型結(jié)構(gòu)構(gòu)件試驗(yàn)裝置，該裝置為結(jié)構(gòu)原型構(gòu)件的受力性能試驗(yàn)研究提供了有力的條件支撐。

     由北京工業(yè)大學(xué)董宏英副教授、曹萬(wàn)林教授負(fù)責(zé)的“村鎮(zhèn)建筑低成本抗震與隔震砌體結(jié)構(gòu)新技術(shù)及應(yīng)用”課題研究成果不久前通過(guò)了專家鑒定。課題歷時(shí)三年多，基于結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的性能試驗(yàn)，建立了新型砌體結(jié)構(gòu)抗震與隔震的力學(xué)分析模型，提出了設(shè)計(jì)方法與構(gòu)造措施，形成了關(guān)鍵技術(shù)。經(jīng)鑒定，研究成果總體上達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

     需研發(fā)新型村鎮(zhèn)建筑抗震技術(shù)

     我國(guó)農(nóng)村地域廣闊，人口眾多，多數(shù)建在地震區(qū)，農(nóng)村建筑基本是自建，抗震能力十分薄弱。汶川地震、青海玉樹地震，造成大量人員傷亡，村鎮(zhèn)房屋建筑損毀嚴(yán)重。地震發(fā)生后，村鎮(zhèn)建筑抗震得到了重視，但目前仍缺乏系統(tǒng)的研究，特別是缺乏新型抗震住宅結(jié)構(gòu)的研究。因此，研發(fā)村鎮(zhèn)新型抗震住宅結(jié)構(gòu)技術(shù)具有重要意義。

     村鎮(zhèn)建筑是否具有自身的特點(diǎn)？曹萬(wàn)林教授告訴記者，我國(guó)村鎮(zhèn)地區(qū)大多是年代久遠(yuǎn)的老舊建筑，多數(shù)沒有采取任何抗震措施。近年來(lái)新建房屋雖不同程度設(shè)置了圈梁、構(gòu)造柱，但在質(zhì)量上仍存在不少問題。農(nóng)民建房缺少科學(xué)指導(dǎo)，雖采取抗震措施，但達(dá)不到預(yù)期的抗震效果。由于選址不合理，部分建筑位于抗震的不利地段或危險(xiǎn)地段。建筑用料質(zhì)量較差，塊體或砂漿強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)。

     由于各地民族習(xí)俗、歷史傳統(tǒng)、地理環(huán)境、建筑特點(diǎn)等均有較大差別，各地區(qū)村鎮(zhèn)住宅的建筑形式、所用材料和建造方式也各不相同。應(yīng)因地制宜、充分發(fā)揮傳統(tǒng)村鎮(zhèn)建筑地域與資源優(yōu)勢(shì)，克服其抗震性能的不足，發(fā)展低成本的抗震、隔震新體系。

     成果實(shí)現(xiàn)了抗震、保溫一體化

     課題的核心創(chuàng)新成果為一種帶構(gòu)造柱孔的異形空心砌塊承重保溫一體化砌體結(jié)構(gòu)?？招钠鰤K結(jié)構(gòu)由一字形、L形、T形和十字形4種組成，克服了傳統(tǒng)砌塊之間砂漿灰縫粘結(jié)力不足的缺陷，提高了墻體的抗剪切能力和整體性。課題還研發(fā)了一種適用于村鎮(zhèn)建筑的帶豎向構(gòu)造鋼筋的約束砌體抗震構(gòu)造，并將該構(gòu)造與再生混凝土磚相結(jié)合，形成了一種新型帶豎向構(gòu)造鋼筋的再生混凝土磚砌體抗震結(jié)構(gòu)，在提高了村鎮(zhèn)抗震能力的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了建筑垃圾資源化。

     你見過(guò)加入玻璃絲布的砌體結(jié)構(gòu)嗎？課題提出了一種低成本雙控型石墨——玻璃絲布復(fù)合基礎(chǔ)滑移隔震砌體結(jié)構(gòu)。在隔震技術(shù)中，我國(guó)目前使用最多的是疊層橡膠隔震支座，其造價(jià)高、施工復(fù)雜，不太適合我國(guó)廣大村鎮(zhèn)中、低層建筑。該結(jié)構(gòu)由上下基礎(chǔ)梁、基礎(chǔ)梁間隔震層及限位裝置組成。在小震作用下，由在上下基礎(chǔ)梁之間設(shè)置的砂漿抗剪鍵和滑移層的摩擦力協(xié)同抵抗，不啟動(dòng)基礎(chǔ)滑移，相當(dāng)于抗震結(jié)構(gòu)；在中震和大震作用下，上下基礎(chǔ)梁之間設(shè)置的砂漿抗剪鍵破壞，基礎(chǔ)滑移隔震系統(tǒng)啟動(dòng)，控制結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)滑移隔震，其限位裝置限制基礎(chǔ)滑移最大位移，以確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與安全。

     科研工作是緊張而又辛苦的，曹萬(wàn)林教授常常工作到晚上十一二點(diǎn)，遇到做實(shí)驗(yàn)，更是沒日沒夜。人們常常看到的是最終的成果，殊不知其中包含了建筑科研人員多少汗水。研發(fā)過(guò)程也有一些“妙手偶得之”的樂事。曹萬(wàn)林教授逛建材市場(chǎng)時(shí)，看到加工玻璃的廢料，想到了用廢棄玻璃制玻璃珠,進(jìn)而研發(fā)了玻璃珠低強(qiáng)度砂漿隔震層隔震砌體結(jié)構(gòu)。

     開展工程示范實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

     縱觀國(guó)外村鎮(zhèn)建筑的研究，美國(guó)、歐洲等對(duì)村鎮(zhèn)防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)非常重視，已形成了比較完善的防災(zāi)標(biāo)準(zhǔn)體系。日本出臺(tái)了《災(zāi)害對(duì)策基本法》，美國(guó)、歐洲等結(jié)合地震災(zāi)害威脅，陸續(xù)編制了建筑結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌分析方法與設(shè)計(jì)指南標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)達(dá)國(guó)家的村鎮(zhèn)建筑與城市建筑相比，主要是體量、建筑形式的不同，在材料的使用和抗震設(shè)防要求方面并沒有明顯差別。目前國(guó)外對(duì)村鎮(zhèn)建筑的研究主要偏重于房屋的建筑形式、建筑物理性能、環(huán)保性能等，對(duì)村鎮(zhèn)房屋結(jié)構(gòu)的抗震研究相對(duì)較少。

     曹教授認(rèn)為，村鎮(zhèn)建筑抗震研究不容忽視，研究適應(yīng)面廣低成本的村鎮(zhèn)抗震、隔震新體系是新農(nóng)村建設(shè)、村鎮(zhèn)防震減災(zāi)的重大需求。結(jié)構(gòu)隔震體系是一種合理有效安全的體系，徹底改變了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用強(qiáng)化結(jié)構(gòu)的途徑，是“以柔克剛”隔離地震的新途徑。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速，產(chǎn)生了大量的廢棄混凝土。應(yīng)研究再生混凝土實(shí)心磚砌體的抗震性及應(yīng)用技術(shù)，這是未來(lái)的方向。應(yīng)建立理論分析模型與方法，形成實(shí)用的抗震節(jié)能一體化設(shè)計(jì)與施工技術(shù)；編制標(biāo)準(zhǔn)圖集，開展工程示范，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。