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变形缝图集14j936:建立在过去的基础上

发布日期:2018-07-27|变形缝生产厂家小编
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  确定现有砌体结构性能

  变形缝图集14j936设计专业人员依赖于数字。一些最重要的数字代表了在某一事件发生期间结构的设计荷载,以及由于其几何、材料特性和连接而产生的结构的阻力。在一个新的结构中,这些数量通常是已知的,指定的,并列在项目文档中。设计荷载由建筑规范和管辖范围决定。材料性能由设计人员指定,并通过测试验证。

  然而,当你处理的是一座有百年历史的砖石建筑,它没有任何设计文件,而且在其使用期间进行了多次修改,那么如何确定诸如材料性能之类的临界值呢?

  调查与测试

  对实际结构的调查和测试为设计者提供了最准确的设计依据。变形缝图集14j936方法包括从结构中移除样品,以便在实验室进行检测,检测材料到位,以及完全无损技术。

  装配测试

  砌体结构的建筑规范要求TMS 402-13/ACI 530-13/ASCE 5-13(TMS 402)允许对从结构中拆除的砌体棱柱进行测试,以验证其就地强度。砌体棱镜可从现有结构中拆除,并在实验室进行测试。然而,在拆卸和运输过程中必须特别小心,以使装配保持完整,并尽可能地与其就地情况相似。

  棱镜的选择、拆除和运输应遵循ASTM C 1532的程序,现有建筑中人造砌体单元和砌体试件的选择、拆除和装运的标准实施规程。样品应代表整个结构,或应代表具体位置或实际情况,如天气暴露或变质程度,为此要对其进行测量。棱镜标本通常是从一个现有的墙壁,使用一系列切割与金刚石刀片功率锯。通常,第一次切割沿棱镜的底部表面进行,并在开口接缝中插入垫片以支持棱镜的重量,而切割则是在顶部和侧面进行的。在运输前,棱镜需要加以限制和固定,这可以用皮带、夹子或穿过螺栓的顶板和底板来完成。如果棱镜是装运,他们需要包装足够的填充,以保护他们免受损害。

  对从现有建筑中拆除的砌体棱柱进行的最常见的试验包括每ASTM C 1314的抗压强度和ASTM C 1072的弯曲粘结强度。为了准确地确定棱镜的抗压强度,ASTM C 1314标准明确地描述了棱镜的高厚比和其他参数。

  

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  图1.实验室弯曲粘结试验装置。

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  图2.现场适应性的键合扳手测试。

  砌体抗弯粘结强度测试用一种称为粘结扳手的仪器(图1),它夹紧并将扭矩施加到棱镜的顶部单元,直到该单元与棱镜的其余部分之间的连接失败为止。

  砌体的现场试验

  

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  图3.典型的砌体变形性测试配置使用FlatJack和LVDT。

  作为拆除砌体棱镜并将其运往实验室进行测试的一种替代方法,现有的原位(原位)方法可用于评估砌体的抗压强度、刚度和弯曲粘结强度。砌体抗压强度和刚度在ASTM C1197,用Flatjack法原位测量砌体变形性能的标准试验方法。在这次测试中,被称为FlatJack的液压囊被插入到被测试的砖石段上方和下面的迫击炮缝中-通常是在FlatJack之间的五道路。然后对平板千斤顶施加压力,以便在测量表面应变时对砌体产生压应力,或者手动使用表盘规,或者用线性可变差动变压器(LVDTs)进行电子测量。得到的试验数据可用于生成砌体的应力-应变曲线。如果在试验过程中出现砌体的抗压强度破坏,则可以直接测量砌体的抗压强度。如果在试验过程中没有发生破坏,可以使用建立的关系式来估计砌体的抗压强度。

  

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  图4.剪切试验遵循方法B(左),方法C(右)。

  砌体剪切试验可以通过ASTM C 1531中描述的三种不同方法进行。砌体砂浆连接抗剪强度指数原位测量的标准试验方法。方法A包括使用被测试单元上面和下面的FlatJack来施加已知的压应力,同时测量将该单元水平地推进到先前清除的迫击炮的相邻头接头中所需的力。在测量单位在每次增量时移动单位所需的力时,可以增加平顶控制的压应力,以确定砂浆与单元之间的摩擦系数。方法B包括使用液压压块水平移动测试单元,类似于方法A。然而,研究者或设计人员必须从测试值中估计并减去作用覆盖载荷,而不是控制测试单元的压应力。方法C类似于方法B,只是将特殊尺寸的Flatjack插入到抽空头接头中以施加侧向力。方法C的优点是,唯一需要去除的材料是两个迫击炮头接头,测试后尽量减少修理。

  拆除砌体样品的一种方法是钻取岩心样品。国际现行建筑规范(IEBC)-A106.3.3.2允许在8英寸直径的岩心上进行拉伸劈裂试验,以确定砌体质量,以替代剪切试验。取芯也可能有助于对墙截面特性和施工质量的直观观察。对于多路灌浆砖结构,采用加利福尼亚试验644的方法,可以对两块砖的粘结接头的抗剪粘结强度进行评估。虽然这一测试有时也适用于灌浆的CMU结构,但由于交叉网的存在和面壳的锥形轮廓的存在,可能会产生变异性和不精确性。

  元件材料测试

  在某些情况下,由于外观、劣化或完整性的丧失,不可能拆除完整的棱镜。个别单元可从整个结构中精心选择的地点移除,并评估诸如抗压强度和吸收性等性能,以便选择兼容的更换和修复材料。从结构中拆除的砌体单元也可用于在实验室建造棱镜,以模拟原始砌体进行测试。还需要有关原始迫击炮的信息来建造与原始结构相似的棱镜。作为棱镜试验的另一种方法,单位强度法是通过确定单位和砂浆类型的抗压强度来验证新砌体结构抗压强度的一种方法。从这两个组件中,可以使用将装配抗压强度与砌体单位抗压强度和砂浆类型相关联的表格来确定组件的保守抗压强度。表列F‘m数值是基于现代砌体单位的数据,不打算用于历史砌体建筑。

  砂浆分析、表征(化学、石油学)

  确定灰浆类型可有助于单位强度法或与公布的设计值的比较。然而,更常见的情况是,进行砂浆分析,以便能够指定与原始砂浆兼容的修复和替换砂浆。有许多不同的分析方法,其中许多涉及用酸消化粘合剂糊。进一步的分析方法用于确定粘结剂与骨料的比率,以及帮助确定粘结剂类型的化学成分。

  组件测试.锚

  

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  图5.砌体锚拉力试验配置。

  现有砌体附件的能力可按照ASTM E 488-96(2003)的要求通过测试加以验证,混凝土和砌体构件中锚杆强度的试验方法。根据锚固在结构中的应用情况,可以对其进行拉力或剪切试验。ASTM E 488要求将锚固强度计算为至少5个锚的平均强度。

  ASTM E 488只包括涉及元件断裂或断裂的失效机制。例如,失败包括锚拔出、基板断裂或锚屈服。E 488不包括对锚位移的任何限制作为失效标准。然而,在具有历史意义的砌体结构中,锚杆在发生灾难性破坏之前往往表现出很大的挠度/位移,而这些大位移往往决定着锚杆的设计。

  锚位移准则在IEBC A 107节和统一建筑规范(UBC)标准21-7(无钢筋砌体墙中的锚杆试验),作为成功锚固性能的一种衡量标准。UBC 21-7规定,在测试砌体中的加固锚时,试验荷载应报告在锚与相邻砌体表面之间相对移动的⅛-英寸处。

  在具有历史意义的砌体结构中,锚杆往往表现出相对较大的位移,而不会发生灾难性破坏。在某些情况下,锚可以测试到很高的载荷,没有脆性或非弹性行为,但位移变得非常大(在或接近测试仪器的能力)。因此,将位移准则应用于这种结构的砌体锚固可能是合适的。

  试验数量

  

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  表1.标准ASCE 41-13所要求的测试。

  进行了现场砌体试验,以量化结构承载力分析和加固系统设计所需的力学性能。测试类型基于上述ASTM测试方法要求,测试次数基于ASCE 41的要求,现有建筑物的抗震修复。根据建筑物的使用和预期性能,设计师可以选择“全面”或“通常”的知识水平。额外的测试提供了更大的信心,结果代表的是就地属性。对材料及其性能缺乏信心的工程师更容易设计过于保守的解决方案。表1和2根据ASCE 41-13和IEBC总结通常和全面知识水平的建议测试时间表。

  

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  表2.IEBC要求的测试。

  结语

  现有的砌体结构由于材料性能未知,施工质量参差不齐,给结构设计人员带来了诸多挑战。幸运的是,现有的标准测试方法适用于实验室测试的现场评估和抽样,如果由合格的人员进行,这是有效的。一个成功的,彻底的评估计划将给予结构设计师所需的信息,使他们对他们的设计充满信心。

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