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，記者看到了國際先進的4000噸壓力多功能大型結構構件試驗裝置，該裝置為結構原型構件的受力性能試驗研究提供了有力的條件支撐。

     由北京工業(yè)大學董宏英副教授、曹萬林教授負責的“村鎮(zhèn)建筑低成本抗震與隔震砌體結構新技術及應用”課題研究成果不久前通過了專家鑒定。課題歷時三年多，基于結構及構件的性能試驗，建立了新型砌體結構抗震與隔震的力學分析模型，提出了設計方法與構造措施，形成了關鍵技術。經鑒定，研究成果總體上達到國際先進水平。

     需研發(fā)新型村鎮(zhèn)建筑抗震技術

     我國農村地域廣闊，人口眾多，多數建在地震區(qū)，農村建筑基本是自建，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構的研究。因此，研發(fā)村鎮(zhèn)新型抗震住宅結構技術具有重要意義。

     村鎮(zhèn)建筑是否具有自身的特點？曹萬林教授告訴記者，我國村鎮(zhèn)地區(qū)大多是年代久遠的老舊建筑，多數沒有采取任何抗震措施。近年來新建房屋雖不同程度設置了圈梁、構造柱，但在質量上仍存在不少問題。農民建房缺少科學指導，雖采取抗震措施，但達不到預期的抗震效果。由于選址不合理，部分建筑位于抗震的不利地段或危險地段。建筑用料質量較差，塊體或砂漿強度不達標。

     由于各地民族習俗、歷史傳統(tǒng)、地理環(huán)境、建筑特點等均有較大差別，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，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)新成果為一種帶構造柱孔的異形空心砌塊承重保溫一體化砌體結構?？招钠鰤K結構由一字形、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)建筑的帶豎向構造鋼筋的約束砌體抗震構造，并將該構造與再生混凝土磚相結合，形成了一種新型帶豎向構造鋼筋的再生混凝土磚砌體抗震結構，在提高了村鎮(zhèn)抗震能力的同時，實現(xiàn)了建筑垃圾資源化。

     你見過加入玻璃絲布的砌體結構嗎？課題提出了一種低成本雙控型石墨——玻璃絲布復合基礎滑移隔震砌體結構。在隔震技術中，我國目前使用最多的是疊層橡膠隔震支座，其造價高、施工復雜，不太適合我國廣大村鎮(zhèn)中、低層建筑。該結構由上下基礎梁、基礎梁間隔震層及限位裝置組成。在小震作用下，由在上下基礎梁之間設置的砂漿抗剪鍵和滑移層的摩擦力協(xié)同抵抗，不啟動基礎滑移，相當于抗震結構；在中震和大震作用下，上下基礎梁之間設置的砂漿抗剪鍵破壞，基礎滑移隔震系統(tǒng)啟動，控制結構實現(xiàn)基礎滑移隔震，其限位裝置限制基礎滑移最大位移，以確保結構穩(wěn)定與安全。

     科研工作是緊張而又辛苦的，曹萬林教授常常工作到晚上十一二點，遇到做實驗，更是沒日沒夜。人們常?？吹降氖亲罱K的成果，殊不知其中包含了建筑科研人員多少汗水。研發(fā)過程也有一些“妙手偶得之”的樂事。曹萬林教授逛建材市場時，看到加工玻璃的廢料，想到了用廢棄玻璃制玻璃珠,進而研發(fā)了玻璃珠低強度砂漿隔震層隔震砌體結構。

     開展工程示范實現(xiàn)產業(yè)化發(fā)展

     縱觀國外村鎮(zhèn)建筑的研究，美國、歐洲等對村鎮(zhèn)防災減災技術標準非常重視，已形成了比較完善的防災標準體系。日本出臺了《災害對策基本法》，美國、歐洲等結合地震災害威脅，陸續(xù)編制了建筑結構抗連續(xù)倒塌分析方法與設計指南標準。發(fā)達國家的村鎮(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防要求方面并沒有明顯差別。目前國外對村鎮(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，對村鎮(zhèn)房屋結構的抗震研究相對較少。

     曹教授認為，村鎮(zhèn)建筑抗震研究不容忽視，研究適應面廣低成本的村鎮(zhèn)抗震、隔震新體系是新農村建設、村鎮(zhèn)防震減災的重大需求。結構隔震體系是一種合理有效安全的體系，徹底改變了傳統(tǒng)結構采用強化結構的途徑，是“以柔克剛”隔離地震的新途徑。隨著社會經濟的發(fā)展和城鎮(zhèn)化進程的加速，產生了大量的廢棄混凝土。應研究再生混凝土實心磚砌體的抗震性及應用技術，這是未來的方向。應建立理論分析模型與方法，形成實用的抗震節(jié)能一體化設計與施工技術；編制標準圖集，開展工程示范，以實現(xiàn)產業(yè)化發(fā)展。