配筋混凝土砌块砌体框支剪力墙模型房屋抗震性能试验研究

为研究配筋混凝土砌块砌体框支剪力墙房屋的抗震性能,通过对一幢按1/4缩尺比例建造的配筋混凝土砌块砌体框支剪力墙模型房屋进行子结构拟动力地震反应试验,研究了在各种加速度峰值地震作用下,这种结构体系的动力反应、破坏机理和倒塌机制,分析了试验模型的水平承载能力和破坏形态。试验结果表明,随着输入地震波的加速度峰值的增大,这种结构体系的地震反应由弹性阶段过渡到塑性阶段,最后底部框剪层承载力下降而临近倒塌;结构薄弱层在底部框剪层,最终破坏形态为剪切型;框架托梁与上部配筋混凝土砌块砌体剪力墙组成整体性能较好的组合深梁。这种结构体系应用于7度抗震设防区,具有较好的抗震性能。     

底部框剪配筋砌块砌体房屋弹塑性地震反应的数值模拟

在总结底部框剪砖房和配筋砌块砌体的抗震性能研究成果的基础上,对底部框剪上部配筋砌块砌体结构的抗震特性进行了初步研究。采用层间剪切模型和三折线骨架曲线恢复力模型,分别按6、7、8度区的多遇烈度、基本烈度和罕遇烈度,输入ElCentro地震波,模拟此类房屋的线性和非线性地震反应。通过分析加速度和位移地震反应,恢复力和层间位移角的变化,考察了该结构的抗震性能和抗震能力。结果表明:底部两层框剪上部六层配筋砌块砌体结构(高25.5m)可用于8度地震区,这种结构的底部框剪层是薄弱部位;应提高框剪层的水平地震剪力设计值,增强延性设计,提高抗倒塌能力。     

聚丙烯网水泥砂浆面层加固砖砌体农房振动台试验研究

为提高砖砌体农房的抗震性能,提出聚丙烯网水泥砂浆面层加固方法,选取陕西省蓝田县典型的单层、双开间砖砌体农房进行抗震加固,并对加固模型进行地震模拟振动台试验;选取El Centro波、Taft波和人工波作为输入地震波,获得并分析加固模型的地震破坏特征、动力特性和加速度、位移、扭转角、底部剪力等动力响应,以及底部剪力-山墙尖相对位移滞回曲线和累积耗能。结果表明：随着输入地震波峰值加速度的增大,加固模型的自振频率下降、阻尼比增大、加速度放大系数减小;加固模型山墙屋脊纵剖面的侧移最大,8度多遇地震、设防地震和罕遇地震时的最大侧移角分别为1/5 439、1/2 195和1/522,当输入地震波峰值加速度达到1.0g时,最大侧移角为1/112,山墙中部出现较为明显的外闪;加固模型在地震作用下发生了扭转,水平扭转角最大达到0.003 7 rad。聚丙烯网水泥砂浆面层加固方法能够显著提升砖砌体农房在地震作用下的变形能力和耗能能力,使其满足抗震设防要求,并且加固成本较低,适用于高烈度区的砖砌体农房抗震加固。     

穿斗式木结构民居模拟地震振动台试验研究

为研究穿斗式木结构民居的抗震性能,以位于川西抗震设防烈度7度区的典型2层穿斗式民居为原型,对一个缩尺比例为1∶2的穿斗式木结构模型进行了模拟地震振动台试验。试验中选取汶川波、兰州波、Taft波和El Centro波作为地震动输入,实测了结构在地震作用下的自振频率、阻尼比、刚度、加速度反应、位移反应、剪力分布和应变的变化规律。试验结果表明：随着地震峰值加速度的增加,模型结构的自振频率和刚度下降,阻尼比增大,各层加速度放大系数介于0.286~1.383之间;浮搁于混凝土板上的柱脚的滑移在一定程度上衰减了传入上部结构的地震作用,第2层檐柱顶高度处的榫卯节点在振动过程中耗能作用明显;当输入峰值加速度为0.22g和0.40g时,模型晃动剧烈,最大层间位移角分别为1/65和1/35;当输入峰值加速度增至0.50g时,模型依然没有倒塌,表明穿斗式木结构具有良好的整体变形能力和抗倒塌能力。     

无筋砌体结构多层住宅振动台试验与抗震性能评估

目前,我国城镇大量砌体结构老旧多层住宅面临抗震加固、功能提升等需求。为研究该类结构的抗震性能,进行一个5层无筋砌体结构模型的模拟地震振动台试验,测试分析了7度多遇地震、设防地震、罕遇地震作用下的裂缝损伤发展状况以及楼层加速度、位移、自振频率、阻尼等变化规律。同时,进行非线性有限元分析,并用基于抗震鉴定标准、基于承载能力、基于位移和延性等不同方法,评估了试验模型对应原型结构的抗震性能。结果表明：试验模型纵向在7度多遇地震、设防地震、罕遇地震作用下分别处于完好、轻微破坏和局部倒塌状态,不满足GB 50023—2009《建筑抗震鉴定标准》中对7度区A类建筑的抗震性能目标要求;罕遇地震作用下无筋砌体结构多发生薄弱层屈服破坏,整体结构延性很差,保证抗震墙面积率或楼层屈服强度系数是实现无筋砌体结构在罕遇地震作用下抗震性能目标的主要技术措施;采用基于位移的抗震性能评估方法可以客观地反映无筋砌体结构抗震性能随高宽比增大而降低的规律。     

昆明新国际机场航站楼A区结构模型振动台试验研究

通过对昆明新国际机场航站楼A区结构1/60模型进行地震模拟振动台试验,分析了结构形式复杂的大跨度基础隔震结构模型的设计方法,分别测试了隔震结构模型和非隔震结构模型的动力特性、阻尼比及其在不同地震动输入时结构的加速度、位移、扭转等动力反应,以及大跨度网架的竖向振动等,研究了结构破坏机理和破坏模式。试验结果表明：基础隔震能够有效延长结构的自振周期、增加结构的阻尼比、提高结构的耗能能力;通过基础隔震,可以将水平地震输入加速度峰值降低到原来的40%,对竖向加速度没有降低作用,但通过对水平加速度的降低有效抑制了大跨度网架的竖向振动;烈度8.2度地震作用下隔震结构的位移、加速度、扭转等反应均比7.5度地震作用下非隔震结构的反应要小,且隔震结构在8.2度多遇和罕遇地震作用下结构的层间最大位移角分别为1/636、1/201。试验表明原型结构设计基本合理,采用基础隔震能够有效提高结构的抗震性能,隔震层以上结构在8.2度抗震设防烈度时的水平地震作用小于非隔震结构在7.5度抗震设防烈度时的对应值。最后针对试验及分析结果对原型结构设计提出一些改进建议。图8表4参4     

大型火电厂钢结构主厂房铰接中心支撑框架体系的振动台试验研究

为获得铰接中心支撑框架结构体系的抗震性能,以位于抗震设防烈度8度区的某大型火电厂钢结构主厂房横向最不利一榀的煤仓间部分为原型,按1∶12缩尺比例设计制作了试验模型,并对其进行了14种地震工况下的模拟地震作用振动台试验。得到了模型结构的动力特性、阻尼比及其在8度多遇、基本和罕遇烈度下的加速度和位移响应等。结果表明:8度多遇地震作用前后结构第1阶频率为4.59Hz,8度罕遇地震作用后,第1阶频率减小为4.40Hz,但梁柱仍然完好,仅有个别支撑和节点板出现了微小的平面外变形。依据试验与有限元分析结果,推算出试验原型结构在三种地震(E l Centro、CholamShandon、人工地震)的多遇烈度以及人工地震的罕遇烈度下,层间位移角均满足我国现行抗震规范要求。该体系在高烈度区也可具有良好的抗震性能。     

传统民居穿斗式木构架抗震性能振动台试验研究

为研究西南地区木结构传统民居的抗震性能,对一个位于7度抗震设防烈度地区的两层、两跨穿斗式木构架进行模拟地震振动台试验。试验中选用3条天然波和1条人工波作为输入地震波,对模型结构的动力特性、加速度响应、位移响应、地震剪力及耗能能力进行分析。研究结果表明：随着输入加速度峰值的增加,模型结构自振频率减小,阻尼比增大。在加速度峰值为022g的地震作用后,模型结构X向和Y向的一阶自振频率分别降低了1069%和1997%,相应阻尼比分别增大到1606%和1747%。结构各层加速度放大系数随着加速度峰值的增加而降低,檐柱顶处的加速度放大系数在整个结构中最小,说明檐柱顶处榫卯节点在振动过程中减震作用明显。在加速度峰值为022g的地震作用下,结构最大层间位移角为1/53,此时未见模型有显著破坏,表明模型木构架具有良好的整体变形能力和抗倒塌能力。整个试验过程中,一层柱架耗能作用最大,柱脚耗能作用最小。     

柔性连接填充墙框架结构模型振动台试验研究

通过对一典型的框架结构1/8整体模型模拟地震振动台试验,测试了模型结构的动力特性、阻尼比及其在7度多遇、7度基本、7度罕遇、8度罕遇烈度地震作用下的加速度和位移反应等,研究了模型结构的破坏机理和破坏模式,运用有限元分析程序对原型结构进行了地震作用下的时程分析,并与试验数据进行了对比分析。对比结果表明,试验与理论分析结果吻合良好。研究得到:该结构体系在7度多遇烈度至设防烈度地震作用下结构自振频率基本不变,结构基本处于弹性阶段;在7度大震作用下,结构自振频率有所下降,最大层间位移角满足规范的弹塑性变形要求;在8度大震作用下,结构局部出现混凝土开裂和压碎现象,但能维持结构不倒塌的工作状态。综合研究结果表明该结构能满足小震不坏、中震可修、大震不倒的抗震设防要求。     

钢筋混凝土巨型框架结构及附单向TMD装置的减震结构振动台试验研究

为了研究钢筋混凝土巨型框架结构体系的抗震性能及其地震作用损伤机理,设计制作1/25的缩尺模型,并设计加工了一套调谐质量阻尼器(TMD)装置安装在模型结构顶部,进行振动台试验,得到结构的动力特性和位移响应,并对比分析了TMD的减震效果。结果表明:当在峰值加速度为0.140g的地震波作用后(相当于原型7度多遇地震),模型结构处在弹性工作状态,在峰值加速度为0.400g的地震波作用后(相当于原型7度基本烈度),模型结构出现轻微破坏,在峰值加速度为0.880g的地震波作用后(相当于原型7度罕遇地震),模型结构出现中等破坏,该原型结构可以满足抗震设计的要求;TMD装置具有较好的减震效果。     

强震作用下混凝土砌块配筋砌体结构破坏形态研究

通过对6层适量注芯混凝土小型空心砌块配筋砌体结构模型进行地震模拟振动台试验,分析模型结构的位移反应、最大层间位移角及裂缝发生、发展规律等,研究其在7度构造措施条件下的结构破坏形态、屈服机制。试验结果表明:配筋砌体模型结构在地震动下的整体变形仍以剪切变形为主;圈梁、构造柱以及水平拉结筋构成的约束体系作用非常明显,结构在中强地震作用下抗疲劳破坏能力较强,完全能够满足抗震规范规定的在7度区"大震不倒"的要求;结构在罕遇地震作用下也具有相当的抗震能力,且层数和房屋高度都可适当提高。结构在严重破坏时,形成以门洞"连梁"为塑性铰且类似于框架结构的"强柱弱梁"型总体屈服机制。作构件细部设计时,应充分考虑压、剪、弯的共同作用,确保构件的强度和延性,避免结构形成层间屈服机制和发生局部破坏。     

再生混凝土砌块墙体抗震性能试验研究

为研究再生混凝土砌块墙体的抗震性能,对4榀构造柱-圈梁体系约束的再生混凝土小型空心砌块墙体试件进行了低周反复水平加载试验,研究了再生混凝土砌块墙体的破坏过程、破坏形态、承载能力、变形能力和耗能能力等,分析了构造柱-圈梁约束体系与砌块墙体之间的相互作用机理及破坏机制。研究表明：符合构造要求的再生混凝土砌块墙体具有良好的延性和耗能能力;提高构造柱纵筋配筋率,并不能有效改善再生混凝土砌块墙体的抗震性能;按现行规范公式计算再生混凝土砌块墙体的受剪承载力是可行的;按照普通混凝土砌块承重结构的抗震设计要求,可以实现再生混凝土砌块承重结构与普通混凝土砌块相同的抗震性能。     

圈梁-构造柱约束砖砌体房屋的抗地震倒塌性能分析

2008年5.12汶川大地震的经验显示,在遭受远超过抗震设防烈度的强烈地震下,砖砌体房屋结构既要具备一定的抗地震倒塌能力,又应在最后倒塌无法避免时能够在倒塌的时间顺序和空间上体现出合理性,即实现所谓的合理倒塌模式,才能最大限度地保障人民生命财产安全。通过引入等效受压斜撑宏观模型,分析并建立了圈梁-构造柱与砖墙体之间的传力路径以及相互作用,探讨约束砖墙体在平面内地震作用下的两种倒塌机制及其计算方法,提出反映圈梁-构造柱对砖墙约束能力的约束因子和反映砖墙抗地震倒塌能力的抗倒塌指标概念,最后建议了提高圈梁-构造柱约束砖砌体房屋抗地震倒塌能力和实现合理倒塌模式的若干基本措施。     

高层建筑混凝土小型砌块配筋砌体试验研究

通过对高层应用配筋砌体的试验研究和试点工程实践表明,配盘砌体具有良好的抗震性能。     

预应力砌体抗震性能的试验研究

本文通过8片不同类型的预应力混凝土小型空心砌块砌体的水平低周反复荷载试验以及2片普通混凝土小型空心砌块砌体的对比试验,研究了预应力砌体破坏形态、滞回特性、延性、刚度退化曲线等抗震性能,明确了预应力、窗洞以及构造措施对混凝土小型空心砌块墙体的开裂荷载、极限荷载和变形性能的影响。研究结果表明,预应力延缓了混凝土小型空心砌块墙体的开裂,提高了结构的开裂荷载和极限荷载;预应力改变了墙体破坏时的裂缝分布形状,裂缝密而细,几乎布满墙体全部灰缝,主裂缝不明显;预应力提高了墙体的刚度、延性和耗能能力;在窗洞底部现浇水平配筋混凝土条带能有效地抑制裂缝的产生和发展,并能提高墙体的变形和耗能能力。     

小型混凝土空心砌块九层模型房屋抗震性能试验研究

为了研究在８度地震区建造小型混凝土空心砌块九层房屋的可行性,提出了一种新的结构体系──构造柱与芯柱组合的承重体系,并对一幢按１／４缩尺比例建造的九层房屋模型进行了水平反复加载静力试验和振动台激振试验,获得了模型房屋在水平荷载作用下整体受力的抗力特性和破坏形态以及在基础激振作用下的动力反应与倒塌机制。试验研究结果表明：（１）采用芯柱与构造柱结合的小型混凝土空心砌块体系在８度地震区建造九层房屋是完全可行的。（２）构造柱、芯柱小型混凝土空心砌块结构体系的抗震性能明显优于仅设芯柱的小型混凝土空心砌块结构体系。     

设置构造柱的混凝土小型空心砌块砌体抗震性能的研究

通过对分别设置构造柱和芯柱的混凝土小型空心砌块砌体的低周反复荷载对比试验 ,探讨设置构造柱的砌块砌体的抗震性能。研究表明 ,设置构造柱的砌块砌体墙的开裂荷载和极限荷载均有显著的提高 ,变形能力有所改善 ,这种结构值得深入研究。     

设置构造柱的新型砌体结构抗震墙的抗侧力试验研究

前期研究表明,采用销键使混凝土小型空心砌块相互咬合,可以有效地提高砌体结构的抗剪强度。在设置芯柱的条件下,可明显地增强砌体结构的抗震性能,是一种新型的砌体结构。通过对4榀在不同竖向荷载作用下的带构造柱的混凝土小型空心砌块墙体进行的低周往复侧向加荷试验,对采用新型结构形式的墙体和普通结构形式的墙体的变形、延性和耗能能力进行对比分析,提出设置构造柱的新型墙体的抗剪承载力试验公式。试验证明:在设置构造柱的条件下,采用新型结构形式的混凝土小型空心砌块墙体的抗震性能要优于采用普通结构形式的混凝土小型空心砌块墙体。结合前期研究得出:这种新型砌体结构可以有效地提高砌体结构的抗震能力,值得进行工程推广实践。     

混凝土框架约束横孔连锁砌块干砌墙体抗震性能试验研究

通过对4片足尺混凝土框架约束横孔连锁砌块干砌墙体,在恒定竖向荷载和水平低周反复荷载作用下进行的抗震性能试验,研究了混凝土框架约束横孔连锁砌块干砌墙体的破坏机理、承载能力、变形能力、延性、滞回特性和刚度退化等,分析了不同构造措施以及窗洞、高宽比对墙体抗震性能的影响。试验结果表明：水平钢筋混凝土带能有效地提高墙体的承载能力和抗震能力,增强变形能力和延性;窗洞对墙体的开裂荷载、极限荷载以及刚度都有较大削弱,建议采用设置混凝土构造柱与水平带来提高开洞墙体的抗震性能;墙体高宽比过大不利于墙体的抗震;混凝土框架约束横孔连锁砌块干砌墙体具有良好的承载能力、变形能力和抗震性能。图9表4参9     

高强混凝土小型空心砌块墙抗震性能分析

高强混凝土小型空心砌块墙采用了强度大于MU15的高强砌块,并采用了高强度的灌芯混凝土(灌芯混凝土强度等级大于C30),还设置与芯柱混凝土强度等级相同的构造柱的配筋砌体。随着墙体材料改革的不断深入,混凝土小型空心砌块作为一种节能环保墙体材料得到了广泛的应用。但其在高层建筑中应用,特别是在抗震设防区的应用还存在一些问题。本文借助有限元软件ANSYS对高强混凝土小型空心砌块墙在不同砌块强度等级、不同混凝土强度芯柱-构造柱等参数下进行抗震性能分析,为其高层化发展,特别是在抗震设防区的高层砌体设计提供理论基础。