含嵌固墙体古建筑木结构震害数值模拟研究

以四川广元市某古建筑木结构为例,在考虑墙体嵌固作用的基础上,研究了汶川地震下古建筑的震害症状与地震响应状况。采用ANSYS软件对该古建筑榫卯节点的半刚性特征及砖砌体与木构架的嵌固作用进行了模拟,并建立了结构的有限元模型。通过模态分析,获得了结构的基频和主振型;通过将汶川波进行调幅作用于该结构,获得了结构在不同时刻的内力及变形峰值,并获得了典型节点的地震响应曲线。结果表明:考虑墙体的嵌固作用后,该古建筑的基频为1.59Hz,振动形式以第一振型为主,地震作用下木构架产生的位移很小,内力均在容许范围内,且保持稳定的振动状态;墙体由于强度不足,在某些部位将产生破坏,与震害现状基本吻合。     

罕遇地震作用下故宫太和殿抗震性能研究

为有效评估故宫太和殿结构的抗震性能,对其开展罕遇地震作用下的有限元分析。基于榫卯节点、斗拱、柱础平摆浮搁等构造特征,考虑柱-填充墙之间的接触关系,建立太和殿结构的非线性有限元分析模型。通过响应谱分析,研究8度罕遇地震作用下,太和殿结构内力及变形的总体分布特征;通过时程分析,得到太和殿结构典型节点的内力及变形响应曲线,进一步评价了太和殿的抗震性能。结果表明:8度罕遇地震作用下,太和殿墙体易产生受力破坏,明间屋顶部位变形较大,但木构架整体完好,可满足"墙倒屋不塌"的要求;此外,柱础平摆浮搁、榫卯节点、斗拱等构造有利于减小太和殿结构的地震作用响应。     

故宫神武门动力特性及地震反应研究

中国古建筑以木结构为主,千百年来历经多次地震考验而保持完好.为研究古建筑的抗震性能,以故宫神武门为例,通过引入反映古建筑榫卯及斗模连接的半刚性节点单元,建立了有限元模型;通过模态分析,获得了神武门的主要频率和振型;通过输入三向Elcentro波(加速度峰值400gal),研究了典型节点的地震响应曲线,并讨论了斗棋、榫卯节点、侧脚及基底约束等构造对神武门抗震性能的影响.研究表明:神武门的基频为1.07Hz,振动形式以平动为主,在8度罕遇地震作用下,结构产生的变形很大,但能够保持稳定的振动状态;斗棋、榫卯节点、侧脚等构造均有利于神武门发挥其抗震性能.     

板式楼梯的抗震性能设计

通过板式楼梯的典型震害分析,揭示结构破坏机理.通过对多遇地震、设防烈度地震,预估的罕遇地震作用下的竖向地震作用组合抗震计算,总结板式楼梯抗震验算的基本规律,并给出了切实可行的抗震构造措施.     

高耸钢塔在强震后的现场检测和抗震计算分析

绵阳电视塔高200m,全钢结构,建于1989年,2008年遭受了汶川地震。本文对绵阳电视塔进行了灾后现场检测和有限元计算分析。检测结果表明,震后绵阳电视塔塔身垂直度和塔楼平整度较好,在地震作用下主要受力构件处于弹性范围内,说明该结构具有良好的抗震性能。设计时绵阳地区的抗震设防烈度为6度,基本风压为0.35kN/m~2,计算结果表明,该结构抗风起控制作用,按风振起控制作用的抗风设计后,该结构可抵御8度罕遇地震。灾后分别采用振型分解反应谱法和时程分析法对绵阳电视塔在汶川地震中的响应进行了有限元分析,结果发现,两种方法所得结果基本吻合,表明可采用振型分解反应谱法对高耸钢结构在罕遇地震作用下的响应进行定性分析,找出结构内力分布规律及结构薄弱环节;但由于振型分解反应谱法所得结果略小,为了更加可靠地了解高耸钢结构的抗震性能,罕遇地震下仍应进行时程分析。     

姜堰实验小学雏鹰楼加固前后抗震性能分析

围绕泰州市姜堰区实验小学北街校区雏鹰楼的加固设计和抗震性能展开研究。首先,根据检测公司的鉴定结果,采用增大截面加固法和粘贴碳纤维布加固法对其进行加固设计,并对梁、柱截面进行了验算。随后,基于结构分析软件OpenSees建立了三维有限元模型,并对结构动力特性和多遇地震作用下的地震响应进行了分析。最后,开展了结构在设防和罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析,对比分析了远、近场地震作用下结构加固前后的抗震性能。研究结果表明:加固后,结构抗震性能显著提升,梁、柱截面满足抗震要求的同时,结构层间位移角得到有效控制,罕遇地震作用下层间位移角最大可减小78.4%;多遇、设防和罕遇地震作用下,近场地震工况的结构底部层间位移角分别为远场地震工况时的1.42,2.07和3.66倍。     

相邻结构连接粘滞阻尼器减震效果的振动台试验研究

通过1/20比例的15层和7层两相邻框架剪力墙模型结构连接粘滞阻尼器的振动台试验,比较分析了三种不同位置连接阻尼器的结构减震效果,探讨了多遇、基本、罕遇和大遇四种水准地震下结构的振动响应。结果表明,在7度多遇和基本地震下,阻尼器连接对结构地震反应有一定的控制作用,但对剪力响应的控制效果相对较差;7度罕遇地震和大震下,有阻尼连接时,主结构地震响应的控制效果较小、甚至使反应增大,大部分次结构反应不降反增;7度多遇和罕遇地震作用下,结构层间位移角最大值均满足抗震性能目标要求;阻尼器连接在次结构顶层、顶层和一层连接时减震效果较好,但主结构的部分位置(底层、高度方向的中间层、接近顶部的几层)与次结构的底层位置为薄弱位置。     

近断层速度脉冲型地震动对多层校舍减震加固性能影响研究

近断层地震动具有加速度、速度脉冲运动特性,相对于普通地震动对结构可能造成更加不利的影响。本文针对典型多层校舍,对比了其黏滞消能减震加固前后的结构响应,研究了黏滞消能减震加固技术在不同地震动(近断层脉冲型地震动、近断层非脉冲型地震动和远场地震动)下的抗震性能和减震效果。首先,阐述了近断层地震动基本特征,并选择合适的地震动记录。随后,围绕某多层校舍开展了黏滞阻尼减震加固设计。最后,开展了多遇及罕遇地震下结构动力时程分析,对比、评价了结构抗震性能和可恢复性,以及阻尼器工作性能。研究结果表明,黏滞阻尼减震技术有效改善了结构抗震性能,罕遇地震作用下,结构薄弱层层间位移在各地震动工况平均衰减可达62.1%,薄弱层残余层间位移角平均减小71.3%;近断层脉冲型地震使结构产生明显大于同等强度普通地震(远场地震和近断层非脉冲地震)作用下的响应,罕遇地震作用下薄弱层层间位移角达远场地震工况的2.75倍,但黏滞阻尼减震效果受地震动特性变化影响较小。相关研究可为断层附近多层校舍抗震加固设计提供参考。     

北京大兴国际机场航站楼大跨度钢结构C5区地震响应分析

北京大兴国际机场航站楼大跨度钢结构C5区为双层网壳结构,结构形式复杂,杆件众多,其抗震性能是设计与分析中的关键问题。对C5区建立有限元模型,首先进行了自振模态分析,初步了解了其动力特性。然后,根据规范合理选择地震波,进行动力时程分析,研究了模型在8度多遇及罕遇地震作用下的动力响应和杆件内力情况。分析结果表明:C5区的自振频率分布十分密集,振型以竖向振动为主且对称出现;在8度多遇地震作用下,整体杆件地震内力系数均处于较低水平,上弦及下弦杆件的地震内力系数稍大,受地震作用影响较大;在8度罕遇地震作用下,上、下弦极少数杆件的应力进入塑性范围,其余杆件的应力均处于弹性范围内,整体塑性发展程度较弱;在8度多遇及罕遇地震作用下,结构的层间位移角、剪重比等指标均满足规范要求。总体来说,结构在8度多遇及罕遇地震作用下能实现"小震不坏、大震不倒"的抗震设防水准要求,抗震性能良好。     

特别不规则体型高层钢结构地震模拟振动台试验研究

通过对一特别不规则体型高层钢结构进行了1/12整体模型地震模拟振动台试验,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度罕遇烈度地震作用下的加速度和位移反应等,并根据试验结果和相似理论,推导、分析了原型结构的地震反应。最后对原型结构的抗震设计提出了一些改进建议。     

汶川地震中木结构古建筑的震害调查与分析

根据对四川省都江堰、广元、彭州等灾区的木结构古建筑震害的调查结果以及相关研究资料,通过分类与统计的方法,得到其不同破坏程度所占的比例,归纳出其典型震害特征,并对其成因进行了分析。分析结果表明:木结构古建筑抵抗低烈度地震扰动的能力较弱,非结构构件破坏所占的比例很大,但其所采用的榫卯节点、柱脚"平摆浮搁"以及斗拱等特殊的连接方式,起到了减震耗能作用,保证了木结构古建筑整体具有较好的抗震能力,严重损坏者较少。然而,部分古建筑由于后期改造不当、年久失修和山体滑坡等原因,仍然发生了整体或部分倒塌。由此得到一些启示:不符合古建筑受力机理的改造,会加重其震害程度。     

墙体参与工作的木构架古建筑抗震分析方法

针对木构架古建筑抗震分析中常忽略维护墙体作用的问题,进行了墙体与木构架的构造特征、力学性能和布置方案对整体结构抗震性能的影响分析。基于地震灾害统计资料,归纳了墙体与木构架的损伤特征,及其对古建筑总体震害程度的表述方法。运用动力特性现场实测和有限元分析方法,研究了墙体对古建筑基本周期和地震作用的影响程度。研究结果表明,木构架古建筑中的墙体对结构的整体抗震刚度有较大的贡献;包括墙体模型的基本周期与实测基本周期较为接近;而忽略墙体模型的基本周期显著大于实测基本周期,且计算的地震作用值偏不安全。根据古建筑抗震鉴定要求,并考虑砖砌墙体的脆性,提出了基于位移控制的、包括墙体微裂和开裂工作状态的木构架古建筑三阶段抗震分析方法。     

多层砖房抗震可靠性分析与震害预测

本文使用多层砌体房屋震害资料,研究了多层砖房抗震可靠性指标与震害程度的对应关系,且建议了不同震害程度时抗震可靠性指标的取值,其结果可供基于抗震可靠性理论的单体房屋震害预测参考使用。文中也提出了基于抗震可靠性指标与震害程度统计关系的多层砖房群体震害预测方法。     

中国古建筑木结构模型的振动台试验研究

通过一殿堂木结构 1∶3 5 2模型的模拟地震振动台试验 ,研究了结构动力特性及地震反应的变化规律。将榫卯和斗拱的力学模型比拟为变刚度弹簧单元 ,进行了动力时程分析。结果表明 ,由于大震下柱底与础石的滑移和榫卯与斗拱的摩擦阻尼作用 ,大幅度减少了上部结构的地震响应。因此 ,中国古建筑木结构具有良好的耗能与减震性能 ,它所蕴涵的受力机理 ,对现代建筑也有一定的借鉴作用。     

加强建筑抗震设计的重要性

从汶川地震中建筑物的倒塌现状出发,借鉴古代建筑的抗震经验及国外先进的抗震技术,阐述了古建筑的抗震机理,探讨了新型的抗震材料,指出当代建筑师应深入挖掘抗震设计方法,从而把震害降低到最小.     

The physical,chemical,and microscopic properties of masonry mortars from Alhambra Palace (Spain) in reference to their earthquake resistance

Al-Andalus mortar is an ancient binding material (lime mortar) that was used for centuries in numerous historical buildings in Al-Andalus,Granada (Spain).The physico-chemical and microscopic properties of Al-Andalusmortars in Granada were studied as part of an investiga-tion into the mineral raw materials present in the territory of Spain.Scanning electron microscope and X-ray diffraction analyses of eight main types of mortars were performed to show the presence of calcite, gypsum, quartz, and muscovite minerals with organic fibers. Chemical analyses of the specimens showed that high SiO2+Al2O3+Fe2O3 contents yielded high values of hydraulicity and cementation indices. A significant result of this study was that mortars with high hydraulicity and cementation indices have high mechanical strengths.This characteristic may be the main reason for the earthquake resistance of the historical Alhambra Palace.     

论大同九龙壁的建筑艺术价值

指出九龙壁是中国古代建筑中等级最高的照壁形式,对大同代王府门前的九龙壁从布局、构图、色彩、意匠等方面进行了分析,并对大同九龙壁的现状作了概括,以使其尽量恢复历史原貌。     

包头地震电力工业建筑的震害分析及对今后设计的建议

本文介绍了1996年5月3日发生的包头地震中电力工业建筑的震害和加固补强方案,并对电力工业建筑进行了震害分析,提出了今后的设计建议.     

民族文化宫抗震加固大修改造工程仿古屋顶改造措施

与一般结构的加固改造有所不同,古建筑与仿古建筑的加固改造要求达到"整旧如旧"的效果,运用新材料、新工艺等技术手段进行处理。本文对民族文化宫抗震加固大修改造工程中仿古屋顶的改造措施进行了阐述,获得的工程经验可供今后类似工程参考。     

砌体结构地震破坏程度的估计研究

砌体结构房屋的设计表现为建筑布置决定结构墙体的数量及面积。在地震作用下,基底剪力由地震方向的墙体承担,墙体数量越多,墙体面积越大,房屋抗震能力就越强,墙体面积对砌体结构抗震研究有着至关重要的影响。研究这一问题的主要途径之一就是从地震震害中找出墙体面积与结构破坏之间的规律,通过对2008年汶川地震中大量震损房屋震害的分析,研究了墙体面积与结构破坏程度之间的关系,以及在现有砌体结构抗震性能评估理论的基础上,提出了一个基于墙体面积大小的指标来估计砌体结构的在地震下的破坏程度。将该指标应用于一幢多层砌体结构房屋的抗震性能评估中,并通过与现场震害的对比说明了该指标的合理性,结果表明,该评估指标可以用于估计砌体结构的破坏程度。