穿斗式纵向木构架抗震性能试验研究

为了研究穿斗式木结构纵向木构架的抗震性能,并与横向木构架的抗震性能进行对比分析,依据黔东南地区穿斗式木结构的构造形式,设计并制作了单层两跨纵向木构架和横向木构架足尺模型,通过低周往复加载试验,研究了木构架模型的失效模式、滞回性能、刚度退化规律和延性等力学性能,基于骨架曲线特征提出了穿斗式木结构的双折线荷载-位移简化模型,从能量角度定量分析了纵向木构架的抗震机理。结果表明：纵向木构架的榫卯搭接节点在榫颈处发生断裂,为结构的薄弱环节;纵横向木构架均具有较好延性,但抗侧刚度较低,在水平荷载作用下易发生倾斜;柱脚抬升在穿斗式木结构抗震中发挥的作用较小,达到一定位移后,穿斗式木结构主要通过滞回耗能抵抗地震作用。     

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。     

四川芦山7.0级地震中非抗震设防民居震害特征

发生于2013年4月20日的芦山7.0级地震波及川西地区多个县市,造成大量人员伤亡和经济损失。与震害较轻的钢筋混凝土和约束砌体结构相比,大量非抗震设防的无约束砌体结构和穿斗木构架民居建筑受损严重。在简要描述无约束砌体结构震害特征的基础上,介绍了川西穿斗木构架的结构组成,总结了其柱脚滑移、纤榫脱出、整体歪斜、填充墙倒塌等典型震害,分析了穿斗木构架中砌体填充墙的结构作用,并给出综合考虑木构架和砌体填充墙的损伤状态以确定整体结构破坏等级的建议。通过对某高烈度区域穿斗木构架和无约束砌体结构民居建筑的破坏等级统计数据的比较,认为穿斗木构架具有更高的抗震性能。     

柱脚损伤木构架的抗震性能研究

为了研究柱脚损伤对古建木构架抗震性能的影响,研制了2种不同损伤工况、缩尺比例为1∶3.52的6个直榫木构架试件,对试件进行水平低周往复加载试验,得到了不同损伤柱脚下木构架的破坏形态与滞回性能,进一步分析讨论了损伤木构架的骨架曲线、刚度退化曲线、耗能曲线。研究结果表明,随着柱脚损伤程度的增大,木构架滞回曲线的饱满程度和峰值逐渐降低,骨架曲线的趋向平缓,等效黏滞阻尼系数也逐渐减小,木构架的抗震性能逐渐下降。     

单檐歇山式木构古建抵抗强震试验调查

为更好地保护我国古建筑,以单檐歇山式木构古建筑为例,采用振动台试验方法,研究了强震作用下我国明清官式木构古建的抗震性能。根据清工部《工程做法则例》的相关规定,参照故宫某单檐歇山式木构古建构造特征,制作了一个十等材古建筑试验模型。该模型包括平摆浮搁柱底、榫卯连接、斗拱、梁架、瓦顶、墙体等构造。通过对模型输入烈度逐渐增强的1940年El-centro波,并考虑地震波为水平双向作用,分析强震作用下不同构造的试验现象,开展详细的震后调查,获得不同构造在强震作用下的抗震性能和震害机制。结果表明：强震作用下,我国明清官式木构古建的振动形式表现为柱架、斗拱、梁架及屋顶的近似同步往复摇摆;主要震害包括柱底偏移、榫卯节点开裂及拔榫、斗拱偏移及错位、额枋-垫板分离、墙体倒塌等,但承重木构架受损不严重,结构未产生倒塌。其良好抗震性能的原因与古建筑的构造特征密切相关。     

穿斗式木构架抗震特性分析

对穿斗式木构架结构部件组成、房屋结构尺寸设计、施工工艺、结构受力等进行了分析。在此基础上,建立了穿斗式木构架房屋的抗震计算模型,进行了地震荷载作用下的结构时程动力计算,研究并分析了此类结构形式的抗震性能。分析结果表明:穿斗式木构架最大位移响应是随着榫卯节点刚度的增加而减小的,随着输入地震波加速度峰值增大,榫卯节点刚度变化对木构架中柱柱顶位移峰值的影响也逐渐增大。     

宋式木构架模型动力特性试验研究

宋代八架椽分心斗殿堂是一类重要的古建筑大木作,其柱架的连接方式为倒梯形燕尾榫卯连接,这种结构在中国各个历史时期广泛应用,现在则作为古建筑文物受到专门保护。以宋代八架椽分心斗殿堂为原型结构,根据相似原理,制作了3榀相似比为1∶4的木构架模型,测试了木材的材料性质和木构架模型在空载、半载和满载3种工况下的动力参数,根据幅频峰值法和实频-虚频峰值法得到了宋式木构架模型的1阶频率和阻尼比。研究宋代八架椽分心斗殿堂结构在动力作用下的力学行为以及地震作用下古建筑木结构的抗震能力有一定的实际意义。     

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。     

古建筑木结构的结构性能研究综述

台基、柱脚的平摆浮搁、梁柱节点的半刚性榫卯连接、柱架的生起和侧脚、梁端的雀替、枓栱铺作层以及“大屋盖”等特殊的营造技术,以及水平地震作用下古建筑木构架良好的自复位性能,使得古建筑木结构能历经千百年保存至今。在分析古建筑木结构发展背景和营造特点的基础上,综述了国内外对古建筑木结构木材材性、台基层、柱架层、枓栱铺作层、屋盖层的力学性能,整体结构抗震性能以及修缮加固等方面的研究现状,综合各研究方法和研究内容,指出了目前古建筑木结构结构性能研究领域中存在的问题和尚未涉及的方面,为古建筑木结构结构性能的进一步深入研究以及古建筑的保护提供参考。     

古建筑木结构基于结构潜能和能量耗散准则的地震破坏评估

为了掌握古建筑木结构地震作用下的破坏过程及对应的破坏状态,对震后古建筑木结构的破坏程度做出合理的评估,基于燕尾榫柱架和枓栱铺作层低周反复荷载作用下的滞回特性和能量耗散原理,将燕尾榫柱架和枓栱铺作层作为两个耗能构件,计算其在低周反复荷载作用下的“抵抗破坏潜能”;根据古建筑木结构振动台试验,计算各工况地震作用下每一耗能构件所耗散的能量;基于构件的“抵抗破坏潜能”和各工况下的地震耗能情况建立耗能构件在不同地震作用下的地震破坏评估模型,并借助能量分配系数找到各耗能构件破坏状态与整体结构破坏状态之间的关系,从而建立整体结构在不同地震作用下的破坏评估模型;应用该地震破坏评估模型,分别对燕尾榫柱架和枓栱铺作层和整体结构进行构件地震破坏评估及整体结构地震破坏评估,所得到的破坏系数能较好地反映各构件以及整体结构在不同地震作用下的破坏状态,研究结果可为古建筑木结构的抗震加固提供可靠的理论依据。     

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。     

绵阳市房屋震害分析及震后加固方法研究

汶川地震中,绵阳市大部分房屋均有不同程度破坏.本文对绵阳市砖混结构、框架结构房屋所受震害、加固方案进行分析,对施工过程进行了跟踪调研.经过几次明显震感的余震后,经检测,加固过的房屋未出现任何破坏,表明:(1)依据现行相关规范要求进行加固的房屋,抗震能力明显增强.(2)依据墙体破坏程度和墙体承重与否,对墙体采用不同的加固...     

单层殿堂式古建筑木结构动力分析模型

殿堂式古建筑木结构由于其独特的构造特点而具有与现代建筑结构不同的抗震性能,现有的结构动力分析模型对于古建筑木结构不再适用。基于其水平地震作用下的受力性能及动力破坏形态,给出了关键构件的简化分析模型,将柱架简化为“摇摆柱”,将枓栱铺作层简化为“剪弯杆”;根据简化分析模型及整体结构质量分布情况,提出了单层殿堂式古建筑木结构的两质点“摇摆-剪弯”动力分析模型;结合构件试验以及动力学理论推导得到了动力分析模型不同受力状态下各参数的计算方法及适用范围,并与振动台试验结果进行对比。结果表明,提出的动力分析模型可以较好地反映单层殿堂式古建筑木结构在水平地震作用下的动力反应。     

5·12汶川地震绵阳市区房屋震害统计与分析

历次大地震的经验总结是推动建筑抗震技术发展的重要途径。通过绵阳市区房屋在汶川大地震后的震害应急评估和调查,对市区各类房屋结构的震害进行了统计,总结分析各类房屋的震害特征和经验教训。得到一些启示和建议：绵阳市区按现行抗震规范设计的房屋基本经受住了地震考验;不同的结构体系表现出的抗震性能差别较大;老旧房屋始终是抗震薄弱环节,应有选择地进行抗震鉴定加固,开展砖混结构墙体抗震防裂措施研究,采取措施有效减轻框架结构中填充墙等非结构构件的震害,开展楼梯抗震设计计算与构造措施的研究。     

某高层建筑震害调查与分析

汶川地震后,西安的高层建筑业受到地震波影响,某高层建筑填充墙发生较大损坏,从地震能量、建筑结构设计和施工等方面分析震害原因,提出高层建筑抗震设计和施工的建议,并对抗震理论研究也提出了见解。     

浙江文成地震村镇空斗墙建筑震害分析

浙江省文成县位于我国华东沿海地区,为非抗震设防区,2006年2月9日发生了里氏4．6级地震。本文作者通过房屋震害现场调查,对当地村镇大量采用的空斗砖墙建筑抗震能力进行了专项调研。本文介绍了空斗墙房屋的震害、在抗震方面存在的主要问题以及震损空斗墙房屋的修复与加固建议。     

Quantitative evaluation and improvement of seismic resilience of a tall frame shear wall structure

Tall buildings are an important part of a city, and their earthquake-induced damage or collapse will lead to heavy losses, extended repair time, and casualties. Therefore, it is essential to quantify and improve the resilience of tall buildings. To this end, this paper develops a component damage-based metric to characterize tall buildings' functionality loss and then proposes a general quantitative evaluation process to evaluate tall buildings' resilience. Next, the evaluation process is applied to a 42-story reinforced concrete frame shear wall building to demonstrate its applicability. Finally, retrofit strategies on nonstructural components are discussed to enhance the building's resilience. It can be concluded that the proposed metric can be effectively used to evaluate tall buildings' functionality loss. The building being studied has great seismic resilience, with resilience values of 99.95%, 98.68%, and 88.69% at service level earthquake (SLE), design level earthquake (DBE), and maximum considered earthquake (MCE), respectively. The influence of nonstructural components on seismic resilience is greater than that of structural components at SLE and DBE levels. It is an effective alternative to enhance the seismic resilience of tall buildings under SLE and DBE by improving the performance of partition walls, ceilings, and equipment.     

钢框架-轻木剪力墙混合结构抗震性能振动台试验研究

为研究钢框架-轻木剪力墙混合结构的抗震性能,设计了缩尺比为2/3的钢木混合结构模型,并对其进行了振动台试验。试验中选取汶川、Canterbury、El Centro和Kobe共4条地震波,并考虑多遇、设防和罕遇3个地震水准,相应的地震加速度峰值分别为0.14g、0.40g和0.80g。通过振动台试验获得了钢木混合结构的地震响应和破坏模式。结果表明：钢木混合结构在多遇地震作用下最大层间位移角为0.15%,罕遇地震作用下最大层间位移角为0.85%,均能满足规范对结构变形的要求;在试验过程中,结构的钢框架部分和钢木连接没有出现损伤,其主要破坏模式表现为轻木剪力墙面板钉节点的破坏,破坏部位主要位于墙体覆面板的边缘;多遇地震作用下,轻木剪力墙承担了结构地震剪力的55.1%以上,有效地提高了结构抗侧承载力;随着输入地震加速度峰值的增大,剪力墙刚度逐渐退化,其分担的地震剪力有所降低,但即使在罕遇地震作用下,轻木剪力墙分担剪力的比例仍能达到39.9%以上。     

汶川地震中部分建筑震害现象分析及其启示

通过都江堰市和映秀镇部分底层框架结构、框架结构建筑在5.12汶川大地震中的震害实例,以及其他震害现象,对建筑产生震害的原因进行了分析,提出了相应的抗震设计建议,并对相关的抗震设计理念进行了探讨。