北京地区典型砖木结构农宅抗震加固性能研究

根据北京地区农村住宅调研结果,选取最典型的砖木(前檐砖柱支撑)结构,进行了加固前后的振动台试验。针对北京地区农村住宅砖木结构(砖柱支撑)未加固模型的振动台试验结果,提出了抗震加固措施,包括:加设钢筋混凝土窗框,增大前纵墙的抗侧刚度;采用水泥砂浆面层加固两面山墙、砖柱和窗下墙,提高墙体的承载和变形能力;加设钢圈梁,提高结构的整体牢固性。分析了模型加固前后振动台试验的损伤情况、频率和阻尼、加速度动力系数、位移和滞回曲线等结构动力特性参数。上述加固措施显著提高了此类砖木结构农宅的抗震能力,加固模型达到了"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设防目标。     

北京农村单层四开间砖木住宅结构抗震加固研究

为了检验北京市既有单层大开间砌体砖木结构农宅的抗震加固效果,选取一座北京市既有典型单层四开间砌体砖木结构农宅作为研究对象,制作了1∶2缩比结构模型,模型按照北京市DB11/T 1199—2015《农村既有单层住宅建筑综合改造技术规程》的相关要求,采取增设钢门窗框、钢板圈梁、钢丝网水泥砂浆加固砖柱,以及在房屋四角砖墙、屋架间设置拉杆等抗震加固措施。对加固后结构模型进行了振动台试验,得到模型在不同水平地震波激励下的动力响应与损伤情况。试验研究结果表明:北京既有单层农宅在结构布置上存在沿纵向前后墙抗侧刚度差异大、木屋顶面内刚度小、结构整体性差、屋架抗倒塌能力弱等问题;随着山墙间距的增加,其抗倒塌能力愈弱;采用规程DB11/T 1199—2015建议的抗震加固方法能显著提高前纵墙抗侧刚度与前檐砖柱的变形能力、结构的整体性和屋架的抗地震倒塌能力。加固后结构整体达到"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设防目标。     

北京农村砖木结构抗震加固动力特性分析

根据北京地区既有农村住宅典型砖木结构(木柱支撑,木屋盖,外砖墙)的抗震性能特点以及农宅砖木结构未抗震加固模型的振动台试验损伤特征,结合北京地区8度抗震设防的要求,提出以下加固结构方案:①配筋砂浆带圈梁、②前檐加设钢门窗框、③房屋四角钢丝网砂浆加固,并设计2/3大比例缩尺模型,进行了8个工况振动台试验,研究了北京地区既有农村住宅单层砖木结构房屋上述抗震加固方法的有效性。通过与未加固模型的振动台试验损伤结果、动力特性、动力反应和频谱分析比较,验证了提出的加固方案的抗震性能和可行性。振动台试验结果表明:加固后模型达到了"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设防目标,为制定这类结构的抗震加固方案提供了依据。     

砖木结构农宅内钢框架加固方法与抗震性能研究

我国农村地区目前仍现存大量的砖木结构.北京地区的老旧农宅大多为双坡屋顶单层建筑,后纵墙为实墙,前纵墙门窗洞口过大,结构砂浆强度低,并且缺乏圈梁与构造柱等基本抗震构造措施,当有大震作用时,房屋易发生整体倒塌.针对上述北京地区既有农宅的结构特点,提出了以内钢框架加固为主、钢板带加固为辅的加固技术.并以一个两开间坡屋顶单层砖木结构农宅为研究对象,建立连续体有限元模型,进行模态分析、弹塑性时程分析与拉伸损伤分析,探究其加固前后的抗震性能变化.加固后结构整体刚度增大,位移响应减小,墙体的损伤程度明显减轻.最后制作了内钢框架与钢板带组合加固后的1/4相似比振动台模型,进行了振动台试验,验证了加固方式的可行性与有效性.     

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。     

缩尺再生砖砌体住宅房屋振动台试验研究

为了了解用再生砖砌成的砖混结构住宅房屋的动力特性和抗震性能,对一个四层、1／3缩尺的再生砖砌体砖混结构住宅房屋模型进行多种工况的振动台试验研究和分析。观察记录模型在不同地震和烈度下的破坏机理和形式,以及测得各楼层相对底层的最大位移和位移时程曲线,评估结构的变形能力和抗震性能。试验结果表明,再生砖砌体砖混结构模型具有良好的抗震性能,能够达到砖混结构的“小震不坏,中震可修,大震不倒”的要求。建议对房屋设置抗震缝,增强结构的变形能力和抗震强度。研究成果对进一步了解再生砖结构体系的动力特性和抗震性能具有重要的意义,可为该结构抗震设计提供相关依据和参考。     

钢管混凝土剪力墙-板结构振动台试验研究

为研究钢管混凝土剪力墙-板结构体系的抗震性能,对一个比例为1∶8的结构缩尺模型进行模拟地震振动台试验,得到试验模型在4个不同强度水平地震作用下的损伤和位移等宏观地震反应。试验结果表明:结构在多遇地震作用下表现出较大的抗震刚度,在罕遇、极罕遇地震作用下弹塑性发展充分,表现出良好的抗震延性,满足"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设防标准;钢管混凝土剪力墙构件在试验过程中未发现损坏,是结构良好延性的保证;板-墙连接节点是结构抗震的薄弱部位。在试验基础上,分别建立新型板-墙结构和传统板-墙结构两个分析模型,进行数值模拟分析对比。结果显示新型板-墙结构在地震作用下刚度退化更慢,极限承载力更高,延性发展充分,具有更好的抗震性能。     

沿街两层砖混商铺加固前后振动台试验研究

以典型村镇两层砖混结构商铺房屋为研究对象,根据其结构破坏特点提出窗间墙修复、通缝注浆修复墙体以及钢筋网水泥砂浆面层加固墙体的加固方法,通过1个1/2缩尺模型加固前后的振动台试验,分析比较模型加固前后在不同地震烈度下的动力特性和抗震性能。试验表明:上述方法对此类砖混房屋简单有效,能显著提高其抗震能力,在我国8度设防地区完全可满足规范规定的抗震设防目标。     

石结构房屋抗震性能的振动台试验研究

通过两幢单层足尺石结构房屋模型的振动台试验,观察并分析了石结构房屋在模拟地震作用下的抗震性能。试验结果表明:石结构房屋的破坏机理与普通砖砌体基本类似;采用低强度灰浆砌筑的单层石结构房屋在7度设防区不致倒塌;纵横墙咬槎,砂浆抹面是提高石结构房屋抗震性能的有效途径。     

预应力加固两层足尺砖砌体房屋模型抗震性能试验研究

针对砖砌体结构抗震性能差的问题,提出了采用竖向无粘结预应力筋对砖砌体结构进行加固的新型抗震加固技术。为研究加固效果,进行了一栋两层足尺砖砌体房屋模型模拟地震作用的拟动力试验与拟静力试验研究。试验测试了模型结构的动力特性和在不同方向、不同量级拟动力地震作用下的位移反应,研究了在拟静力试验工况下的破坏形态和受力性能。结果表明,加固前设防烈度不足8度的砖砌体结构,加固后在相当于9度大震（620伽）的拟动力作用下基本处于弹性状态,且结构两个方向的抗剪承载力与房屋总重量之比分别达到1.24和1.41,抗震承载力显著提高。加固后结构的荷载-位移滞回环饱满,骨架曲线下降段平缓,表现出良好的耗能和变形能力。水平荷载卸除后,预应力筋对于房屋有明显的复位作用,有助于实现大震不倒。      

Seismic retrofit of spread footings supporting bridge columns with short dowels

A study was undertaken to develop and test a seismic retrofit method for bridge spread footings. Two 0.4-scale footing specimens representing the as-built and retrofitted footings were tested under cyclic lateral loads. The soil flexibility was simulated by elastomeric bearing pads. The test of the as-built specimen showed that the footing failed before the column flexural capacity could be reached. The retrofit included the enlargement of the plan view dimensions and the thickness, addition of top steel, and placement of dowels to connect the existing and new concrete. The column to footing connection was retrofitted with a steel jacket connected to the footing by bolts. The experimental and analytical results indicated that the retrofit reduced footing damage to a negligible level while it increased the flexural strength and deformation capacity of the footing.     

Experimental study for seismic retrofit of non‐seismic designed reinforced concrete structures

An evaluation of seismic performance was conducted for a reinforced concrete (RC) structure designed without seismic considerations. The seismic performances of many existing structures are often inadequate based on the current seismic design codes, and it is sure that this is the general tendency in most countries. Six specimens were designed and constructed to simulate RC frames built in the 1980s, before the introduction of earthquake‐resistance design provisions in South Korea. The specimens were composed of one control specimen without any retrofit and five specimens retrofitted using wire‐bracing, brick infill wall, steel bracing (X‐ and K‐type) and corner gusset plate. All retrofitted specimens show significant increase in strength and ductility. The behaviours of each specimen are compared in the view of maximum strength, maximum moment, stiffness and energy dissipation capacity. Overall, efficiency analysis was also demonstrated in this study. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。     

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。     

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。     

Seismic performance evaluation of tall and nonseismic‐designed wall‐type structures by shaking table tests

Two 1/5‐scaled models of a nonseismic‐designed wall‐type structures were constructed and tested on a shaking table to evaluate their seismic performances. The prototype structure had shear walls only along the short side of the structure, which was a typical structural plan of apartment buildings constructed by tunnel forms before the seismic design code was enforced in Korea in 1989. Of the two models, one model was reinforced by steel angle sections placed on the walls and under the slabs for seismic retrofit. They were tested on a shaking table to investigate performance for earthquake ground excitations with various intensities. The experimental results showed that the nonseismic‐designed wall‐type structure without seismic retrofit failed to satisfy the life‐safety and collapse‐prevention performance objectives, whereas the retrofitted structure satisfied all the performance objectives. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

砖土混合结构抗震加固振动台试验研究

针对我国西北农村地区砖土混合结构抗震性能差的问题,提出设置“弱框架”的加固方法,主要包括在土坯墙关键受力部位内外开槽,对称配置水平与竖向砂浆配筋带加固;角钢-砂浆面层加固四角承重砖柱;木屋盖与墙体顶部后设的砂浆配筋带通过粗铁丝可靠拉结。通过对1/2缩尺模型进行加固及振动台试验,分析其地震反应及损伤情况以验证上述加固措施的有效性。结果表明：9度罕遇地震烈度下,模型仍表现出足够的承载力和变形能力;模型X、Y向刚度下降达到67.72%和77.77%,加固措施有效;模型墙顶X、Y向最大位移角达到1/22、1/19,房屋结构延性得到改善,增强了罕遇地震下结构的抗倒塌性能。     

世构体系框架结构模型振动台试验研究

为了研究预制预应力混凝土装配整体式框架结构(世构体系)抗震性能,以某实际工程世构体系框架结构为原型,对其底部两层进行缩尺模型振动台试验研究。观察试验模型在不同振动工况下的损伤及破坏情况,对模型在各水准地震作用下的动力特性、加速度、位移、应变及扭转反应进行分析,并根据试验现象与试验结果,对世构体系框架整体进行抗震性能的综合评价。结果表明：该预制装配框架体系在多遇地震作用下未出现明显损伤,在罕遇地震作用下节点核心区未出现裂缝,模型仍能保持较好的整体性,抗震性能良好;试验模型结构布置合理,地震作用下主要运动形式为平动;罕遇地震作用下,模型自振频率最大降幅为21.89%,最大层间位移角为1/122;虽然模型存在一定程度的损伤,但其弹塑性层间位移角均小于GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中的限值,满足我国“小震不坏”、“大震不倒”的抗震设防目标。     

重庆高科太阳座大厦模型结构振动台试验研究

重庆高科太阳座大厦是一幢建筑外立面扭转,结构平面、竖向不规则超限的复杂超高层建筑结构,采用了钢管（型钢）混凝土框架-钢筋混凝土核心筒混合结构体系。外立面扭转导致外框架中竖向构件不连续,形成受力复杂的空间斜柱,进而造成结构各层平面形状、布置不断变化,以及结构扭转不规则。通过1∶25缩尺模型振动台试验,对模型结构在6度多遇、设防和罕遇地震作用下的加速度、位移等动力响应以及结构的损伤破坏情况进行观测,评价该结构体系的整体抗震性能。研究结果表明：通过增大竖向构件截面方式提高结构层高较大的楼层刚度引起了结构局部刚度突变、应力集中,致使薄弱部位转移;结构顶部塔楼的收进导致鞭梢效应明显,急剧增大了楼层变形;CFST柱-SRC梁框架的SRC梁端和节点周围加强环梁,以及RC核心筒连梁为主要损伤部位;模型在6度罕遇地震作用下能保证“大震不倒”,该结构体系具有良好的抗震性能,能够满足预设抗震性能目标。