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钢筋网水泥砂浆加固在役KP1砖墙抗震性能的实验与剖析

一、引言

1.1研究背景与目的

在建筑领域，砌体结构凭借其造价低廉、取材便利、施工简易等特性，在全球范围内被广泛应用于各类建筑中。在我国，砌体结构在房屋建筑结构中所占比例高达80%以上，在发达国家，这一比例也超过了60%。在众多砌体结构中，KP1砖墙作为一种常见的结构形式，以其独特的空心设计，不仅有效减轻了墙体自重，还在一定程度上提升了保温隔热性能，因而在建筑工程里得到了较为广泛的运用。

然而，砌体结构自身存在抗拉、抗弯以及抗剪强度较低的先天不足，在遭遇地震等自然灾害时，表现出明显的脆性破坏特征。以2008年汶川地震为例，大量砌体结构房屋在地震中严重受损甚至倒塌，造成了巨大的人员伤亡和财产损失。在役KP1砖墙由于长期受到自然环境侵蚀、结构老化以及可能存在的初始施工缺陷等因素影响，其抗震性能进一步降低，安全隐患显著增加。因此，对在役KP1砖墙进行加固，提升其抗震性能，成为保障建筑结构安全、减少地震灾害损失的关键任务，具有极其重要的现实意义。

本研究旨在通过系统的实验，深入探究钢筋网水泥砂浆面层加固在役KP1砖墙的抗震性能。具体而言，就是要完成四片KP1承重砖墙试验，先对墙体进行低周反复加载，直至出现剪切破坏，再用双面钢筋网水泥砂浆面层进行加固，随后再次进行低周反复加载下的受剪试验。通过这一系列实验，揭示钢筋网水泥砂浆面层加固对砌体结构抗震性能提高的内在规律，分析加固后墙体在低周反复加载作用下的裂缝出现与开展过程、破坏机理、强度、延性及抗震性能等关键指标的变化情况，并提出一种能够较为准确反映钢筋网水泥砂浆面层加固砌体结构的抗剪计算方法，为实际工程中的结构加固设计提供可靠的理论依据和技术支持。

1.2国内外研究现状

在砌体结构加固及抗震性能研究领域，国内外学者开展了大量工作并取得了一定成果。国外方面，一些发达国家在砌体结构抗震加固技术研究方面起步较早，投入了大量资源进行探索。例如，美国、日本等国家针对砌体结构在地震中的破坏模式和机理展开了深入研究，提出了诸如增设构造柱、圈梁等传统加固方法，并通过大量实验和实际工程应用，不断优化这些方法。同时，随着材料科学的发展，纤维增强复合材料（FRP）等新型加固材料也逐渐应用于砌体结构加固中，国外学者对FRP加固砌体结构的性能进行了广泛研究，分析了其加固效果、破坏形态以及长期性能等。在实验研究方面，国外建立了较为完善的实验体系，通过模拟不同地震工况下的实验，获取了丰富的数据资料，为理论研究和规范制定提供了有力支撑。

国内学者在砌体结构加固领域也进行了深入研究。在传统加固方法上，对钢筋网水泥砂浆面层加固砖墙的研究取得了不少成果。众多学者通过实验研究了钢筋网水泥砂浆面层加固砖墙的受力性能，分析了加固后墙体的承载能力、变形能力以及破坏形态等。研究发现，该加固方法能有效提高墙体的抗剪强度和抗震性能，其作用机理主要是钢筋网与水泥砂浆形成的复合面层与原墙体协同工作，共同承担荷载。在理论研究方面，国内学者基于实验数据，建立了一系列关于钢筋网水泥砂浆面层加固砌体结构的理论计算模型，如考虑材料非线性、界面粘结性能等因素的力学模型，为工程设计提供了理论指导。

然而，当前针对在役KP1砖墙加固的研究仍存在明显不足。大多数研究集中在新砌砖墙加固后的抗震性能，而对于在役（已开裂）的KP1砖墙，用钢筋网（正交与斜放）水泥砂浆面层加固后的抗震性能研究相对较少。在役砖墙由于已经经历了一定时间的使用，存在裂缝等损伤，其受力状态和破坏机理与新砌砖墙有很大差异，现有研究成果难以直接应用于在役KP1砖墙的加固设计。此外，对于加固后墙体在复杂地震作用下的长期性能和可靠性研究也不够深入，缺乏足够的实验数据和理论分析，这些不足限制了在役KP1砖墙加固技术的进一步发展和应用。

1.3研究方法与创新点

本研究采用实验研究与理论分析相结合的方法。在实验研究方面，精心设计并完成四片KP1承重砖墙试验。通过严格控制实验条件，对墙体先进行低周反复加载至出现剪切破坏，模拟在役砖墙的实际损伤状态，再采用双面钢筋网水泥砂浆面层进行加固，随后再次进行低周反复加载下的受剪试验。在实验过程中，运用高精度测量仪器，如位移计、应变片等，实时监测墙体的变形、应变以及裂缝开展等数据，为后续分析提供准确的实验依据。

在理论分析方面，基于实验数据，深入剖析钢筋网水泥砂浆面层加固在役KP1砖墙的抗震性能提升机理。运用材料力学、结构力学等相关理论，建立考虑在役墙体初始损伤、钢筋网与水泥砂浆协同工作以及界面粘结性能等因素的力学模型，推导加固后墙体的抗剪计算公式。通过与实验结果对比验证，不断优化理论模型，确保其准确性和可靠性。

本研究在以下方面具有创新之处：一是实验