砌体结构加固及加层隔震模型的非线性数值模拟

研究砌体结构采用外套预制钢筋混凝土墙板加固以及加层隔震后结构在大震作用下的非线性动力响应。基于通用大型有限元软件ABAQUS建立砌体结构模型、加固结构模型以及加层隔震模型,对这些模型进行大震作用下的动力弹塑性分析。计算结果表明,在大震作用下加固结构较原结构的砌体部分承担的地震响应大大减小,非线性损伤也大大减轻,基底剪力大部分由外套结构承担;加层隔震不但不会加大原有结构的地震作用,反而会削弱下部结构的地震作用,进一步减轻砌体部分的非线性损伤。通过分析表明,砌体结构采用外套预制钢筋混凝土墙板加固技术减轻地震响应和损伤,可以取得良好的加固效果,加层隔震后的加固效果更好,文中提出的加固方法具有良好的应用前景。     

闽东地区村镇砌体房屋抗震加固的研究与应用

为对闽东地区村镇砌体房屋的抗震加固进行研究,本文介绍了闽东地区村镇房屋的防震减灾的现状,分析了砌体结构在地震作用下的破坏形式,论述了砌体结构的抗震加固措施,并以闽东地区典型砌体房屋为例,对其进行抗震加固(加设构造柱、圈梁等),并建立其有限元模型,对抗震加固前、后的结构进行地震响应分析,证实设置圈梁、构造柱等不但可加强单片墙的整体性,且有助于各片墙形成整体的抗侧力体系,因此建议在砌体结构的抗震加固中,在有可能的情况下应尽量加设圈梁和构造柱。     

内嵌混凝土构造柱-圈梁抗震加固砌体结构试验研究

对两层两开间1∶2砌体结构空间模型采用后加内嵌混凝土构造柱-圈梁加固后,进行低周反复荷载作用下的试验研究,同时与已有构造柱-圈梁的砌体结构空间模型进行对比.结果表明,砌体结构采用内嵌混凝土构造柱-圈梁加固具有良好的抗震承载能力和延性,与原有构造柱-圈梁的砌体结构相比,抗震承载力及延性相近.     

装配整体式圈梁-构造柱约束墙体抗震性能试验研究

为改良现浇钢筋混凝土圈梁及构造柱施工工艺,满足村镇砌体结构建筑工业化要求,提出一种装配整体式圈梁-构造柱建造体系。利用拟静力试验对传统砌体砖墙及装配式圈梁-构造柱约束砖墙共2个足尺试件进行研究。通过对比分析得到装配整体式圈梁-构造柱约束砖墙的破坏模式、滞回曲线、刚度退化和能量耗散等抗震性能参数,结果表明:1)在地震作用下,装配整体式圈梁-构造柱体系能够有效约束砖墙体的过大变形,防止墙体产生大面积倒塌;2)装配整体式圈梁-构造柱体系能够提高结构的初始刚度,增强结构的耗能能力和延性。     

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。     

黏性泥石流作用下砌体结构破坏仿真分析

为了研究黏性泥石流携带石块撞击砌体结构的破坏机理,使用接触算法代替砂浆作用,利用LS-DYNA建立了三维实体砌体结构有限元模型,分析了砌体结构在黏性泥石流与石块撞击作用下的应力分布和传播,对比了不同速度泥石流冲击有无圈梁构造柱两种砌体结构的整体响应,得到了砌体结构受混合体冲击时的破坏形式和节点位移。研究表明:对于案例中的普通砌体结构,当携带石块的黏性泥石流冲击速度小于5m/s时,结构未发生破坏,整体处于弹性状态;当冲击速度高于8m/s时,砌体结构迎撞面发生严重的局部破坏,导致整体连续倒塌;而配置圈梁构造柱的砌体结构在冲击速度达到10m/s后才发生破坏,表明圈梁构造柱的合理配置能显著提高砌体结构的抗连续倒塌能力。     

建筑结构地震连续倒塌影响距离仿真模拟研究

为了统计研究地震作用下建筑结构发生倒塌形成瓦砾堆积的分布情况及倒塌影响距离,基于显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,以3层砌体结构为例,建立了仿真计算模型,通过施加5种地震工况进行计算分析,模拟了砌体结构在地震作用下的连续性倒塌破坏模式。根据倒塌过程中出现的"飞石"现象,将建筑结构地震倒塌的影响距离分为震时的安全距离以及震后瓦砾堆积分布的主要影响距离,并且分别对其进行了统计研究。结果表明,数值模拟方法可以准确地模拟建筑结构在地震作用下的连续性倒塌破坏模式,并且能够为研究建筑结构地震倒塌的影响距离提供新的思路。     

多层砌体结构抗震设计

结合我国建筑抗震设计规范相关规定,探讨了多层砌体结构抗震设计要点,包括合理布局、设置圈梁和构造柱、控制砌体结构总高度等,以切实做到＂小震不坏,中震可修,大震不倒＂。     

北京市既有农村住宅砖木结构加固前后振动台试验研究

以北京市既有农村住宅广泛采用的单层砖木结构房屋为研究对象,通过加固前后2个大比例尺模型的振动台试验,研究抗震加固方法的有效性。试验结果表明：未加固房屋由于前后纵墙抗侧刚度相差大,纵向地震作用下前纵墙侧移大,砖柱损伤严重;山墙平面外变形大,形成贯穿的斜向裂缝;8度小震作用下墙体开裂,中震作用下墙体损伤严重,大震作用下模型结构濒于倒塌。根据试验结果,提出了抗震加固方法,包括加设钢门窗框及钢板圈梁,采用钢筋网砂浆面层加固山墙和砖柱。振动台试验表明,上述加固方法显著提高了此类砖木结构房屋的抗震能力,加固后结构达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标。     

外加预制圈梁构造柱加固砌体结构技术与工程应用

农村自建住房以无圈梁构造柱的砌体结构为主,其抗震性能差。新建房屋可采用现浇圈梁构造柱的构造措施提高房屋结构的抗震性能,但对于已建成的老旧房屋,提高其抗震性能成为亟待解决的工程问题。本文首先提出一种采用外贴预制圈梁构造柱加固砌体结构的技术,该种技术的圈梁构造柱预制,运至现场拼装,用黏结材料使之与墙体连为一体,从而大大加快施工速度,缩短工期。随后,着重介绍了该技术的施工工艺,并介绍了在试点工程上应用情况,可为我国既有农村自建住房的砌体结构房屋抗震加固提供有益参考。     

老旧建筑结构改造加固

从老旧建筑结构现状展开论述,详细阐述了砌体墙加固设计、构造柱与圈梁加固设计、基础结构加固设计这几种老旧建筑结构改造加固设计,实现了对建筑结构改造工程施工技术的深入分析,希望能够为城乡建设事业的发展提供助力。     

边缘约束水平配筋砌体抗震倒塌研究

墙体倒塌的具体形式影响其极限承载力,进而影响到整个砌体结构在强震作用下的倒塌模式。本文基于圈梁-构造柱砌体墙在强震作用下的倒塌规律,假定砌体残存部分应力处于弹性阶段,通过砌体在倒塌阶段的抗倾覆分析给出了该类砌体的抗震倒塌分析的一般方法。     

既有老旧砌体加固研究现状

中国是一个地震多的国家,从以往的震害经验中了解到造成重大伤亡的房屋大多是老旧砌体房屋,所以加强农村老旧房屋的改造工作迫在眉睫,老旧砌体在地震作用下常见的倒塌形式有整体倒塌和局部倒塌,墙体常见的裂缝形式有交叉斜裂缝、水平裂缝、竖向裂缝。采用构柱圈梁可有效提高砌体抗震能力,但此法的推广具有一定的局限性。     

砌体结构在地震作用下的倒塌模拟与分析

利用显示动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA对一个2层砌体结构在地震作用下的倒塌进行数值模拟,比较了房屋四角设置构造柱的影响,并分析了破坏模式.结果表明,通过设置合理的参数和计算模型,数值模拟便可得到与实际倒塌相一致的结果.通过对砌体结构倒塌过程的模拟分析,可以定性了解砌体结构在强震作用下的薄弱部位,从而方便设计人员采取针对性措施来提高其抗震性能.震害分析得知,边缘墙体破坏比中间墙体严重,底层墙体比上层严重;地震作用下砌体房屋中的墙体在破坏前产生大量斜向或交叉裂缝、水平裂缝或竖向裂缝,窗间墙出现"X型剪切裂缝".在多层砌体结构中设置钢筋混凝土构造柱对防止房屋在地震中发生突然倒塌是必不可少的.     

高性能纤维增强水泥基复合材料条带加固砖砌体墙抗震性能试验研究

高性能纤维增强水泥基复合材料(ECC)具有超高的极限抗拉应变,在土木工程领域具有广泛的应用前景。针对量大面广的无圈梁构造柱砖砌体房屋,研发了高效的ECC加固方法,对2片未加固砖墙和2片加固砖墙开展了拟静力试验研究。试验结果表明:ECC条带加固能显著提高砖砌体墙的抗剪承载力、变形能力和耗能能力,施工工艺可保证ECC条带与砖砌体墙的可靠黏结。加固后无圈梁构造柱墙体的各项力学性能均优于未加固的有圈梁构造柱墙体。     

单开间无构造柱砌体结构房屋振动台模型试验研究

4·20”芦山地震灾区自建单开间砌体结构农房震害非常严重,文章基于典型案例1/6缩尺模型振动台试验研究3层无构造柱单开间砌体结构房屋在地震作用下的震动反应特性与破坏机制。考察模型裂缝开展与自振频率、阻尼比、楼层峰值加速度放大系数、应变监测结果表明：3层单开间农房7.5度小震处于弹性状态,8度小震窗口墙体出现裂缝,6度大震模型出现水平通缝,7.5度中震结构破坏;芦山地震飞仙关波作用下单开间农房震动存在共振放大效应,结构峰值加速度放大系数是El波和人工波作用下的2倍以上;模型结构正面裂缝多于背面裂缝,底层产生水平通缝是结构发生倒塌的关键因素,破坏前无明显变形,为脆性破坏。据此提出单开间房屋结构体系极不合理,共振效应是芦山地震中单开间砌体结构农房遭受重创的原因之一。     

考虑砌筑砂浆劣化的老旧砌体结构抗震性能分析

北京地区现存大量建造于1980年前后的在役老旧砌体房屋,因服役时间较长,普遍存在建筑材料劣化的现象。选取砌筑砂浆作为研究对象,通过分析冻融循环劣化过程和现场砌筑砂浆实测结果,建立北京地区实际服役环境下砂浆抗压强度劣化时变模型。通过建立典型老旧砌体结构房屋有限元模型,采用层间位移角作为评价指标,对不同建造年代的砌体房屋抗震性能进行分析研究。结果表明,随着服役时间增加,该六层砌体结构整体位移响应增大,且主要发生在服役20年之后。在7度设防地震作用时,服役超过40年的砌体房屋损伤接近严重破坏状态,难以满足抗震设防要求。在峰值加速度为200gal的地震作用时,未劣化砌体结构没有达到倒塌状态,而服役50年的劣化砌体结构进入倒塌状态指标界限内,抵抗倒塌的能力下降十分显著,显示出对多年服役劣化砌体结构进行鉴定加固的急迫性。     

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。     

抗地震倒塌能力谱研究

应用基于IDA的倒塌易损性分析方法,定量评估了单自由度结构体系的抗地震倒塌能力,提出了结构抗地震倒塌能力谱的概念。抗地震倒塌能力谱由抗倒塌能力均值谱和离散度谱两部分构成,不仅可用于估计结构在不同超越概率地震作用下的倒塌率,还可根据罕遇地震/特大地震作用下的倒塌率目标,建立基于倒塌率目标的抗震设计方法。由于传统抗震设计的R-μ-T谱未考虑结构的倒塌状态,因此,建议采用R-μ-T谱和抗地震倒塌能力谱分别折减设防地震和罕遇地震/特大地震作用下的弹性地震作用需求,以实现"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设计目标。     

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。