低矮砌体结构隔震与非隔震振动台对比试验研究

摘要： 为将橡胶支座隔震技术应用到在我国村镇低矮砌体结构房屋,在室内地坪以上设置隔震层,设计和制作了隔震与非隔震结构模型试件,对其进行振动台对比试验。模型选取未设置构造柱圈梁的两层砖砌体结构,采用1/2的缩尺比例制作。通过对隔震和非隔震结构模型的动力特性、加速度反应、层间位移反应、层间剪力和结构剪重比进行对比分析,研究了低矮砌体结构隔震技术的减震效果,验证了相应构造措施的适用性。振动台试验表明：隔震结构模型在峰值加速度800gal（相当于10度设防）的地震波激励下,没有开裂和破坏,支座复位情况良好;设置隔震层可有效降低结构的自振频率,对加速度、层间位移、基底剪力的减震效果明显,在输入峰值加速度400gal的地震波时,顶层加速度减震率达67%,层间位移减小率为34%,基底剪力减震率达68%;随着地震动强度的增加,隔震结构的减震效果呈增加趋势。研究结果为低矮砌体结构民居隔震技术的应用和相关标准的编制提供参考。     

体外预应力加固砌体结构振动台试验研究

基于地震作用下砌体结构墙体通常由于受剪能力不足而发生破坏的特点,提出了体外预应力对砌体结构进行抗震加固的方法,即在墙体两侧埋设并张拉预应力筋,使墙体在交角处和主要受力段受到预压力,以提高墙体的抗剪强度,改善砌体结构的抗震性能.为了验证该方法的有效性,制作了2个1:4整体模型,其中1个模型采用体外预应力法加固,进行了模拟...     

某砌体结构房屋倒塌原因分析

以某砌体结构房屋倒塌事故为案例,通过全面调查房屋的建造、使用等情况,辅以必要的检测和结构计算,分析了房屋倒塌原因,并为房屋安全管理工作提出针对性建议。     

混凝土多孔砖墙单向振动倒塌试验研究

为了摸清混凝土多孔砖墙在地震中倒塌的机理,对两个带木楼板的半砖厚混凝土多孔砖墙模型进行了不同方向的振动台试验。在单向机械波的作用下,1/2比例的模型经历了弹性、开裂和倒塌三个阶段。砖墙顶部首先开裂,当最大加速度达到14.08 m/s~2时,平面外受力砖墙因墙底开裂而倒塌;平面内受力砖墙抗震性能相对较好,砖墙在加速度达到37.97 m/s~2时,墙底开裂,但砖墙仍能和木板一起受力直至振动结束。试验及分析证实,砖墙平面外受弯破坏是混凝土多孔砖墙倒塌的主要原因,研究应继续进行足尺模型试验以确保砌体结构房屋大震不倒。     

砌体结构抗连续性倒塌影响分析

用ANSYS/LS-DYNA软件对二层砌体结构进行了地震倒塌模拟,倒塌模拟过程中通过改变底层墙体强度来分析底层墙体对砌体结构抗连续性倒塌的影响。模拟结果表明提高砌体结构底层强度,可以延缓砌体结构开始破坏时间和开始倒塌时间,但是,底层墙体强度有一个最优值,当底层强度超过最优值时,开始破坏时间和开始倒塌时间不仅不会延缓,反而会提前。     

配筋砌体单层房屋模型振动台试验研究

配筋砌体以其受力性能好,施工便捷,节省建筑材料,在防止房屋开裂方面有显著效果等诸多优点而正在逐步成为我国小高层住宅房屋的主导型新型墙体材料之一。通过一个混凝土小型空心砌块配筋砌体单层房屋模型的振动台试验,探讨了配筋砌体房屋的动力性能、墙体内钢筋的应变变化、配筋剪力墙和非配筋隔墙的相互作用以及在试验过程中模型房屋的刚度、阻尼的变化等,考察了配筋砌体模型房屋的受力情况和破坏过程。试验表明配筋砌体房屋有良好的抗震性能。     

芯筒刚臂结构地震倒塌试验研究

对一个56层芯筒刚臂纯钢结构进行缩尺模型的振动台倒塌试验。试件缩尺比例为1∶40,主要构件材料根据相似关系选为紫铜。为了揭示地震波共振效应对结构的不利影响,选取天然波Chi-Chi TCU117以及基于该波根据频谱缩放方法得到的试验模型的一阶共振波作为振动台输入。试验中输入的地震波为7度小震水平。结构在天然波作用下保持完好,在一阶共振波作用下发生倾覆倒塌。根据试验数据得到了结构两种地震波作用下的惯性力,层间剪力以及倾覆弯矩包络。数据分析发现,具有共振特性的地震波作用下结构响应达规范反应谱值的10倍以上,峰值加速度仅在规范小震/中震等级时就能够导致结构倒塌。结构的倒塌模式为边柱破坏引起倾覆,与墨西哥地震中pino Suarez建筑类似。结构的伸臂使得楼层质量产生整体转动加速度,使得结构破坏位置转移到下层伸臂以上外柱受压承载力更薄弱的位置。     

砌体结构墙体模型振动台试验及其动力相似关系

本文介绍了两组不同几何缩比墙体摸型的振动台试验结果,并通过对试验数据的分析和结构参数的识别计算,研究了砌体结构墙体模型在自振特性、破坏形态、恢复力模型和模型的平均剪应力等方面的相似关系,其结果可做为砌体结构模型动力试验的参考。     

夹心保温砌体房屋振动台试验研究

黏土砖是我国北方地区广泛使用的主要建筑材料。通过水平灰缝和竖向灰缝连接成整体砖墙,承受竖向荷载和水平荷载。传统的砌体墙热工性能差,在我国最寒冷的地区其厚度可达半米,过大的厚度,一方面使建筑自重过大,抗震能力较差,另一方面也占用较大的居住面积。为解决这一矛盾,文中研究的夹心保温砌体砖墙黏土夹层砖墙是通过在钢筋网连接的两层较薄的砖墙之间插入隔热层,形成夹心保温砌体房屋。为研究其抗震性能,对一个1/2比例的4层黏土夹层砖墙结构进行不同地震烈度下的振动台试验,对其抗震性能进行试验评估,包括动力特性和响应、破坏模式、荷载和变形能力以及损伤演化等。试验结果表明：由于水平拉结钢筋网和构造柱的约束,外墙、保温层和内墙能较好地协同工作;黏土夹芯砖墙结构能满足我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)规定的7度抗震设防的要求。     

钢筋-砂浆面层交叉条带法加固砌体结构振动台试验研究

钢筋-砂浆面层交叉条带法是一种具有独特受力机理的砌体结构加固新方法,具有施工快、影响范围小的优点。根据典型的砌体结构计算结果设计试验缩尺模型,对加固与未加固模型进行多种工况下的振动台同台试验,分析模型在不同加速度幅值输入时的动力特性和破坏机制,研究钢筋-砂浆面层交叉条带法加固砌体结构的整体抗震性能。试验结果对比分析表明:设置钢筋-砂浆面层交叉条带可以有效地提高砌体结构抗震能力;钢筋-砂浆面层可以同时增加墙体的承载能力和延性;底层窗间墙是砌体结构的薄弱部位;大震作用下砌体结构顶层比底层具有更好的变形能力。     

地震作用下钢筋混凝土框架结构倒塌全过程振动台试验研究

以玉树7.1级地震中某底层遭到严重破坏的钢筋混凝土（RC）框架结构为原型,设计了1个1∶5缩尺的三维模型,通过模型的倒塌全过程振动台试验,研究了汶川、玉树地震中高烈度地区RC框架结构出现的典型侧向逐层呈多米诺骨牌式连续倒塌现象的全过程和倒塌破坏机制。试验中该模型结构的倒塌过程共分为两个阶段,即侧向增量倒塌和竖向连续倒塌。当底层层间位移角达到1/19时,试验模型处于临近倒塌状态。在倒塌过程中,底层角柱C3最先丧失竖向承载力,此时竖向倒塌开始发展,结构在重力荷载及输入地震动的共同作用下,底层柱的水平侧移持续增加,造成其相邻的柱B2、B3、C2相继失效,丧失竖向承载力,模型结构的冗余度不足使结构产生更大范围的竖向倒塌,最终模型结构呈侧向逐层连续倒塌。通过对倒塌后废墟的研究,发现模型结构呈“强梁弱柱”型破坏,其破坏模式与震害调查结果一致。最后,讨论了此种废墟下人员生存空间的问题,给出了防RC框架结构倒塌的相关建议。     

框架结构抗地震倒塌能力的研究——汶川地震极震区几个框架结构震害案例分析

介绍了汶川地震中极震区几组相同场地条件下倒塌与未倒塌框架结构的震害案例,并分别采用弹塑性时程分析方法、推覆分析方法和基于IDA的结构倒塌储备系数分析方法,对其中2个典型框架结构的抗地震倒塌能力进行了分析研究。在此基础上,结合国外关于结构抗地震倒塌计算方法及其相关研究,分析了影响结构抗倒塌能力的主要影响因素和评价指标。研究结果表明,保证结构的整体承载力储备和变形能力,增加结构的冗余度和整体性,采取有效措施使结构形成合理的屈服机制,充分利用填充墙使框架结构形成双重抗震防线,可显著提高框架结构的抗倒塌能力。最后提出了结构抗地震倒塌需进一步研究的问题。     

钢筋网水泥砂浆面层加固砖砌体结构振动台模型设计

试验设计的缩尺模型是以一栋八十年代典型三层砖砌体办公楼为原型,采用钢筋网水泥砂浆面层对其进行加固;探讨了该模型试验设计全过程的关键技术,包括墙体竖向压应力的模拟和钢丝网、水泥砂浆、砖砌体的材料协同工作等方面;给出了模型材料的选择、相似关系的确定、构造措施的做法、加固面层的做法、附加质量的确定以及仪器仪表的布置等;结合数值分析给出了在地震作用下该模型加固后的初步预测结果,为下一步通过地震模拟振动台试验验证该加固方法对砖砌体房屋整体加固的有效性做准备。     

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。     

地震作用下砌体结构倒塌反应的数值模拟计算分析

本文建立了能反映砌体结构出平面破坏的三维空间刚体离散单元模型,并编制了计算机仿真程序,模拟了地震作用下砌体结构的倒塌反应,模拟结果和振动台试验结果比较,效果良好。     

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...     

四川灾区砌体结构房屋震害与中小学建筑的抗震设计

5.12汶川8.0级特大地震造成了巨大的损失,房屋震害严重。应住房和城乡建设部的要求,同济大学组成了房屋应急评估专家组赶赴四川灾区,本文作者参加了第一批房屋应急评估工作。本文介绍了在房屋应急评估工作中所收集到的砌体结构房屋震害情况,并进行了初步分析。结合中小学砌体建筑的抗震设计,对现行规范的若干条文进行了讨论,从提高结构抗震性能的角度提出了一些建议,重点在于保证结构在大震作用下的抗倒塌能力。     

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。     

实现轴压比相似的预应力加载法在砌体结构振动台试验中的应用

为了满足振动台试验中砌体墙体轴压比相似的要求,提出了一种预应力加载法。采用该预应力加载法对一座底商砌体结构模型进行了振动台试验加载,共进行了21次地震动输入,获取了不同地震动输入水平下的结构反应及结构的相应模态。试验结果表明,该预应力加载法提高了整体结构的竖向压力,在提高结构构件轴压比方面是可行且有效的。由试验结果反演可知,原型结构达到了8度小震不坏的抗震设防目标,高于相关规范中的抗震性能要求。     

阶梯墙框架结构振动台对比试验研究

针对汶川和玉树地震中RC框架结构广泛出现的底层薄弱现象,提出一种新的结构体系———阶梯墙框架结构体系。为研究该类结构的抗震性能,进行了一个1∶5的普通RC框架结构模型和一个1∶5的阶梯墙框架结构模型的振动台对比试验,得到结构在小震、中震、大震直至倒塌工况下的动力特性、动力反应和宏观破坏模式。试验现象和进一步分析表明,阶梯墙体系能够有效控制结构的变形和损伤模式,实现结构各层变形的平均化,抑制底层薄弱的层屈服机制的出现,并且经济实用,构造简单,适合大规模推广应用。