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新西兰在地震多发地区加固建筑物取得技术突破

2023-05-05




   奥克兰大学的研究人员找到一种成本效益均衡的解决方案,可对新西兰奥特亚罗瓦(Aotearoa)最危险的建筑物实施加固。
  工程学院的恩里克•德尔•雷伊•卡斯蒂略(Enrique del Rey Castillo)博士、里克•亨利(Rick Henry)博士及博士生维克托•李(Victor Li)发现,用碳纤维带包裹混凝土墙的薄弱点可以提高高层建筑的抗震能力,使其抗震性能远超过建筑规范的标准要求。
  在新西兰地震委员会(又名自然灾害委员会,Toka Tū Ake EQC)的资助下,这项研究旨在寻找最有效、最具成本效益的方式,以加固薄弱的混凝土墙。
  该研究结果引起工程部门的极大兴趣。仅在惠灵顿中央商务区就有超过100座高层建筑远低于现代抗震规范。
  李说,薄弱的混凝土墙由于其固有的不稳定性,会发生平面外变形,仅仅1%的横向位移就会导致灾难性的倒塌。
  李说:“技术上来说,这被称为‘轴向破坏’(axial failure)。它可能发生在新落成的建筑中,基督城的大臣酒店(Grand Chancellor Hotel)正是如此。但是这更易发生在一些老建筑上,这些老建筑采用1982年以前的设计方法建造,倒塌风险更高。
  到目前为止,还没有关于如何加强这些墙体的指导意见,但我们的研究表明,使用碳纤维解决方案,墙体不会发生偏离平面方向的弯曲。”
  工程实验人员使用碳纤维包裹有倒塌风险的墙体,并测试了56种不同的混凝土、钢和碳纤维的组合,以了解它们何时以及如何断裂。研究团队还以超过建筑规范两倍的标准,测试墙体的抗震能力。
  “我们从以上测试中得到了模拟加固特定墙体所需的数据,实验结果甚至比我们预期的还要好,”李说。
  卡斯蒂略博士说:“找到一个满足成本效益原则的解决方案是这项研究的另一项重要任务。与其他手段相比,使用碳纤维来加固混凝土墙是一种侵入性较弱的加固方法,这有助于降低成本。”
  新西兰地震委员会研究主管娜塔莉•巴尔弗(Natalie Balfour)博士指出,许多老式商业建筑正在被改造成公寓,因此有必要采取措施,确保人们生活在符合现代抗震标准的住宅中。
  “新西兰地震委员会之所以决定资助这项研究,是因为它可以提供切实可行的指导方案,以经济有效的方式加固旧建筑里的高风险墙体。它还将在新西兰确立统一的方法来进行这些修复工作。”巴尔弗博士说。
  李表示,执业工程师们现在有了科学的数据,可以放心地使用这项新技术修复老墙体。该研究团队得到了新西兰混凝土公司Concrete NZ、马贝公司、西卡公司、霍姆斯公司(Holmes)和BBR建筑技术公司(BBR Contech)等企业的支持,他们希望实验测试能够带来实实在在的结果。
  “得益于业内人士的资助,我们已经交付了可以立即投入实际使用的成果,”李说。 

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