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。     

聚丙烯打包带网水泥砂浆面层加固残损砖箍窑洞振动台试验研究

为提高残损砖箍窑洞的抗震性能,对黄土高原地区典型传统民居砖箍窑洞残损试验模型采用墙体裂缝注浆加固和聚丙烯打包带网水泥砂浆面层进行整体抗震加固,并对加固后结构模型的抗震性能进行模拟地震动振动台试验。试验中选取人工波、El Centro波和LA Hollywood波作为地震动输入,实测并分析了加固结构在地震作用下的自振频率、阻尼比、加速度响应、位移响应、扭转效应、基底剪力、滞回耗能及加固效果。结果表明：随着地震动峰值加速度的增加,模型结构的自振频率和刚度下降,阻尼比增大;随地震动峰值加速度的增加,X向、Y向加速度放大系数均逐渐减小,出现明显损伤后,结构动力放大系数减小幅度变大;多遇地震作用下加固模型结构最大层间位移角为1/500,设防地震作用下最大层间位移角为1/200,罕遇地震作用下最大层间位移角为1/133,倒塌时最大层间位移角为1/29;拱脚与基础的相对变形明显大于拱顶及窑顶的;加固模型结构破坏时水平扭转角最大值为0.0015rad,具有较大的抗扭刚度和耗能能力;综合加固后结构模型的抗震性能、能量耗散、经济性,聚丙烯打包带网水泥砂浆面层加固砖箍窑洞具有明显的优势,可在残损砌体结构的抗震加固中推广应用。     

高层钢-混凝土混合结构拟动力试验研究

进行了一个15层钢-混凝土混合结构1/10缩尺模型的两自由度单向加载拟动力试验研究,得到了7种不同加载工况下结构的顶层位移时程、楼层最大位移及层间位移角响应,并与有限元理论分析结果进行了比较,两者吻合较好。试验结果表明:在7度地震作用下,结构无明显破坏特征;在8度、9度罕遇地震作用下,连梁开裂,楼板及底层筒体出现裂缝,但钢框架未发生屈服,结构仍具有较大承载力;在地震波峰值加速度达到1.0g、1.6g地震作用下,连梁开裂严重,出现交叉斜裂缝,呈剪切型破坏,筒体底部出现水平通缝,部分底层钢柱屈服,但结构并未完全破坏,仍具有一定的承载能力。因此,只要设计合理,钢-混凝土混合结构具有良好的抗震性能,能实现"小震不坏、中震可修、大震不倒"的设计目标。     

砖混结构足尺模型的子结构拟动力试验

文章针对一个经过抗震设计的砖混结构,制作了一个单层单开间的足尺模型,应用子结构拟动力试验技术模拟一个单层十个开间的砖混结构在地震作用下的反应,研究该结构在地震作用下的位移反应、破坏过程与形态,并给出结构的位移时程曲线和滞回性能曲线。试验结果表明,经过抗震设计的砖混结构具有非常强的抗震性能,可以抵抗地震动峰值加速度为1600gal的地震作用,远远超过"大震不倒"的设防目标,可以为提高村镇房屋抗震能力提供参考。     

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。     

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。     

路基动力响应与动力破坏的大型振动台模型试验研究

 针对填方路基在强地震动作用下的动力响应和损伤破坏过程,设计并完成1∶20比尺的填方路基大型振动台模型试验。模型的尺寸为1.93 m×3.0 m×1.4 m(高×长×厚),采用土体材料制备,通过逐级加载的方式,在振动台上对填方路基进行模型试验。在不同类型、幅值、频率的地震波和白噪声激励下,对模型路基的动力响应、抗震薄弱部位、破坏过程以及地震动参数对动力响应的影响进行研究,分析路基及支挡结构的加速度和位移的变化规律。试验结果表明,在水平地震作用下,模型路基对输入地震波具有明显的放大作用,挡土墙顶部及路肩为加速度峰值最大的区域,是抗震薄弱的部位,整个模型路基首先在该位置出现裂缝;在不同的地震波作用下,路基坡面加速度峰值放大系数随着输入地震动幅值的增加呈现递减趋势,路基对输入波低频部分存在放大作用,对高频部分存在滤波作用;在逐渐加载的地震波作用下,模型路基逐渐出现多处开裂。试验结果可呈现填方路基在强烈地震作用下的损伤破坏过程及破坏形态,有助于揭示地震作用下路基结构的破坏机制,为路基的抗震设防提供相应的参考。     

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。     

大开间短肢剪力墙结构抗震性能研究

对一栋12层一户一开间一进深大开间短肢剪力墙结构的1/10比例模型,采用不同加速度峰值的3种地震波作为激励,进行了模拟地震振动台试验研究,得到了模型结构的自振频率及加速度和位移等反应结果,并对模型结构的开裂部位、裂缝发展和破坏状态进行了观察分析。试验结果表明:在多遇地震阶段,结构未发生明显破坏;在罕遇地震阶段,连梁首先发生开裂,其后部分墙体出现破坏,但结构的整体性能良好。采用有限元软件ABAQUS对该模型结构进行了弹塑性地震反应分析,分析结果与试验结果吻合较好。研究表明,大开间短肢剪力墙结构具有良好的抗震性能,适合在7度抗震设防地区推广使用。最后,对该结构体系的设计方法提出了若干建议。     

砂垫层-基础滑移复合隔震单层村镇砌体建筑抗震性能振动台试验研究

为研究村镇建筑的抗震性能,运用砂垫层隔震理论和基础滑移隔震理论形成的复合隔震技术,设计制作了一单层、单进深、双开间、无构造柱的1/4缩尺复合隔震砌体结构模型,通过削弱橡胶束的限位作用来提升其隔震性能,进行地震模拟振动台试验;以研究低强度改性砂浆滑移层开裂后,复合隔震结构在设防烈度和罕遇烈度地震作用下的隔震效果,对模型的加速度峰值和动力放大系数进行了分析。试验结果表明:复合隔震结构在设防烈度地震作用下滑移量较小,能够一定程度上减小上部结构受到的地震作用;罕遇烈度地震作用下滑移层滑移量加大,可以有效延缓结构的破坏。     

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。     

半刚性框架-屈曲约束钢板剪力墙结构振动台试验研究

为研究半刚性框架-钢板剪力墙结构的抗震性能,进行了1个缩尺比为1/3的单跨4层钢框架-屈曲约束钢板剪力墙的振动台试验。试验采用模拟地震动的方法,选取El Centro波、Taft波和一条人工合成波,分析在7度多遇至9度罕遇共计8个水平地震作用工况下结构的动力特性和动力响应。研究结果表明：在多遇地震作用下,结构无明显塑性变形;罕遇地震作用时,1、3层墙板大部分区格形成拉力带。随着地震激励的增大,结构刚度逐渐退化,9度罕遇地震输入后结构抗侧刚度最大降幅仅为12%;屈曲约束钢板墙作为第一道抗震设防防线,率先进入弹塑性工作阶段,吸收耗散地震能量,避免框架发生破坏;在多遇及罕遇地震作用下结构的层间位移角分别为1/476和1/68,均满足我国现行抗震规范对层间位移角限值的规定。结构整体表现出优异的抗震性能,满足我国“两阶段,三水准”抗震设防要求。     

基于离心振动台的堆积型滑坡加速度响应特征

 加速度响应规律是解释滑坡震害、合理确定地震影响系数的基础。为此,设计完成了50倍重力加速度条件下的堆积型滑坡离心振动台模型试验,用来研究堆积型滑坡的加速度响应特征及规律。模型滑坡放置于600 mm×400 mm×500 mm(L×W×H)的刚性模型箱内,采用汶川地震清溪台站反演的基岩波作为基底输入,调整其幅值,研究不同强度地震动作用下堆积型滑坡的加速度响应特征及规律。试验结果表明：坡面水平向和竖直向峰值加速度(PGA)放大系数随滑坡的高程增加而增大,趋于坡顶时,增速明显变大,具有明显的高程放大效应;地震动作用下坡面与坡体内部的加速度响应特征明显不同,具有坡面浅表放大效应;滑床岩体自下向上水平向加速度有放大趋势,但与滑坡浅表土体相比,放大倍数则明显减弱;坡顶附近存在显著的波型转换现象;随着输入地震波强度的增大,PGA放大系数总体上表现为递减趋势。所得到的成果初步揭示了堆积型滑坡的加速度响应特征,为解释滑坡震害、确定地震影响系数等提供较可靠的依据。     

Effect of soil properties on the seismic damage assessment of historical masonry minaret–soil interaction systems

The interaction between soil and structure plays a crucial role on accurate determination of structures' seismic behavior. The assumption of fixed base structure has been commonly used in traditional design works, and the interaction between soil and structure is thus often neglected. In addition, historical masonry structures particularly built on elastic soil media may be significantly affected seismic behavior of the structure under earthquakes. In this research, the damage distribution on a historical masonry minaret is numerically investigated under horizontal earthquake ground motion. Alaca Mosque minaret was built in 1271 in Bolvadin district of Afyon province. The historical masonry minaret was chosen as the subject of the study. Nonlinear seismic time history analyses were conducted for fixed‐based and different soil properties under horizontal earthquake ground motion. The horizontal (East–West) component acceleration records of Dinar earthquake (Mw = 6.1) that took place on October 10, 1995, were used during the analyses. Maximum displacement, maximum/minimum principal stresses, and damage ratios were determined by nonlinear analyses performed considering fixed base and soil–structure interaction. The analysis results showed that soil–structure interaction had significant effect on the structural behavior of the minaret, such that, the minaret that was expected to get damage in the case of fixed base did not get any damage when soil–structure interaction was considered.     

错层板柱结构体系振动台试验与分析

为研究错层板柱结构的抗震性能,对一个缩尺比例为1:7的结构模型进行了振动台试验。试验选取2条天然波和1条人工波,对结构模型的自振频率、结构阻尼比、楼层加速度、楼层位移、构件的应变和楼层剪力进行分析,研究了在不同烈度地震作用下错层板柱结构损伤的发展情况及最终的破坏形态。结果表明:在地震作用下,错层板柱结构柱端和梁端出现裂缝,且随着地震烈度的不断增加,裂缝继续发展,直至柱端出现塑性铰,最终在8度罕遇地震工况下结构发生了整体倒塌; 错层部位的框架柱受力最为复杂,且应变水平较高,在试验过程中破坏最为严重; 随着输入的地震加速度持续增加,主体结构的损伤不断累积,结构自振频率不断降低,结构阻尼比呈增大的趋势; 地震烈度不同时,错层板柱结构加速度响应的峰值沿楼层分布规律差别较大,且随着地震烈度的增加,结构动力放大系数有降低的趋势; 错层板柱结构抗侧刚度较小,在较低烈度的地震作用下结构层间位移角已经不能满足规范要求; 建议在高烈度区域尽量避免采用错层板柱结构。     

最小地震剪力系数对隔震结构抗震性能的影响

最小地震剪力系数是隔震结构设计的关键控制因素之一。对等效周期为2~6s的单质点隔震体系在远场地震动（FF地震动）、近场含脉冲地震动（NFWP地震动）和近场不含脉冲地震动（NFWNP地震动）作用下的剪力系数分布特点进行分析,并将其与规程中有关最小地震剪力系数的相关规定进行对比,探寻在不同抗震设防烈度下,不能满足最小地震剪力系数的隔震结构的等效周期范围。以位于我国抗震设防烈度8度区的某隔震结构为例,采用三种不同的设计地震剪力取值方法,设计了6种不同的结构模型。通过模型的弹塑性时程分析,比较了地震动的近远场特性对各模型抗震性能的影响,及其在罕遇地震作用下的性能差异。分析结果表明：地震动的近远场特性对隔震结构的楼层设计剪力影响较大;对不满足最小地震剪力系数要求的隔震结构,采用放大设计地震剪力使其承载力满足最小地震剪力系数的方法,能够有效提高其抗震能力;不考虑最小地震剪力系数对结构设计地震剪力的限制,采用结构的实际地震剪力需求进行设计的隔震结构能够满足地震作用下的承载力和层间位移限值要求。     

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。     

强烈地震下农村砌体结构墙体重要性与抗震评定

为了明确强烈地震中农村砌体结构不同构件的重要性差异,从而有针对性地采取措施使结构抗震评定与加固维修更合理,以中国农村典型砌体结构为研究对象,从静力响应和动力响应的角度,分析了地震影响系数、构造柱(圈梁)设置、墙体平立面位置、地震波频谱特性及地震波持时对墙体重要性的影响,并将墙体重要性系数引入农村砌体结构的抗震评定。研究结果表明:随着地震影响系数的增加,受拉区墙体的重要性增大,受压区墙体的重要性减小; 地震影响系数较小时,设置构造柱、圈梁砌体结构墙体比未设置构造柱、圈梁的墙体重要性大,反之亦然; 同一平面位置的墙体受压重要性随楼层从上到下增大; 地震峰值强度、频谱特性和持续时间等动力参数对墙体重要性系数均有一定的影响,但地震动加速度峰值是墙体抗剪重要度最主要的影响因素; 在农村砌体结构房屋的抗震评定中,引入墙体的重要性系数,能明确砌体结构房屋中的关键墙体。     

Y形偏心支撑-高强钢框架结构抗震性能试验研究

为研究Y形偏心支撑-高强钢框架结构抗震性能,在已完成的1∶2缩尺3层模型结构振动台试验的基础上,重新设计了耗能梁段,并对该结构再次进行振动台试验。试验中选取El Centro波、Taft波和兰州波作为地震动输入并考虑7度多遇到9度罕遇的地震水准,分析了结构在水平地震作用下的动力特性、加速度响应、位移响应、应变响应、剪力分布等,并与已有试验结果进行了对比。通过ABAQUS建立了有限元分析模型,与试验结果进行对比。结果表明：该结构在多遇地震作用下处于弹性状态,在罕遇地震作用下表现为耗能梁段的局部破坏;耗能梁段破坏后,结构刚度大幅下降,但未发生倒塌;在多遇地震和罕遇地震作用下,结构的最大层间位移角满足抗震规范层间位移角限值的相关要求;在罕遇地震作用下,耗能梁段进入塑性状态而进行耗能,其他构件仍保持弹性状态;所建立的有限元模型可以有效模拟振动台试验结果。