底框砌體房屋抗震性能分析及抗側(cè)剛度比研究.pdf

1、底框砌體房屋是指底部為框架或者框架-剪力墻結(jié)構(gòu)形式，上部各層為砌體結(jié)構(gòu)形式的混合結(jié)構(gòu)體系房屋。該類房屋底部房間布置靈活多變，可以營造大空間，主要用于商店、營業(yè)廳、餐館、汽車庫等;上部砌體結(jié)構(gòu)由于橫墻較多，房屋空間較小，一般用于辦公室、住宅、小型旅館等。
　　 由于具有良好的使用功能、造價(jià)低、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，其在我國大城市都市村莊、中小城鎮(zhèn)臨街建筑中得到廣泛應(yīng)用。作為適應(yīng)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的一種結(jié)構(gòu)形式，該類建筑在今后相當(dāng)長一段時(shí)期

2、內(nèi)，還將作為主要的結(jié)構(gòu)形式被使用。然而，底框砌體房屋屬于不同結(jié)構(gòu)形式的豎向組合，上部砌體部分縱橫墻較多，抗側(cè)剛度大，下部比較空曠，最終形成了典型的“雞腿”建筑。
　　 這種軟首層結(jié)構(gòu)在多次地震中表現(xiàn)不佳，底層和過渡層出現(xiàn)了較大的地震損壞或者倒塌，造成了嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此，進(jìn)一步研究底框砌體房屋在大震中的地震反應(yīng)規(guī)律，分析其抗震性能，并在此基礎(chǔ)上揭示薄弱層轉(zhuǎn)移機(jī)理，提出合適的抗側(cè)剛度比值限值是十分必要和迫切的，同時(shí)相應(yīng)

3、研究也可為同類房屋的建造、加固及抗震性能評(píng)價(jià)提供技術(shù)參考。
　　 本文在鄭州市“科技領(lǐng)軍人才”項(xiàng)目（課題編號(hào):10LJRC186）的支持下，主要進(jìn)行了如下研究工作:
　　 (1)通過梳理底框砌體房屋在汶川、玉樹地震中的震害特點(diǎn)，得到了房屋抗震薄弱環(huán)節(jié)和震害規(guī)律?；谡鸷σ?guī)律分析，總結(jié)出過渡層與底層抗側(cè)剛度比值不合理是震害發(fā)生的主要原因，并針對(duì)相應(yīng)震害提出了抗震對(duì)策。
　　 (2)依據(jù)實(shí)例房屋基本尺寸，建立三維整體

4、有限元模型，并采用BlockLanczos法進(jìn)行模態(tài)分析，得到了結(jié)構(gòu)動(dòng)力參數(shù)和振型特征。分析結(jié)果表明，沿主軸方向結(jié)構(gòu)縱向剛度弱于橫向;沿樓層方向底層振動(dòng)強(qiáng)烈，表現(xiàn)出“上剛下柔”的不利特性。
　　 (3)為評(píng)價(jià)該類房屋的抗震性能，本文沿結(jié)構(gòu)縱橫兩向分別進(jìn)行了大震作用下的動(dòng)力彈塑性分析。提取結(jié)構(gòu)的位移反應(yīng)和裂縫開裂趨勢，得出結(jié)構(gòu)底層出現(xiàn)了嚴(yán)重彈塑性變形集中，是結(jié)構(gòu)的薄弱層;上部過渡層砌體窗間墻、窗下墻和橫墻下部出現(xiàn)較多開裂，是上部砌

5、體的薄弱環(huán)節(jié)。
　　 (4)為探究過渡層破壞原因，尋求薄弱層轉(zhuǎn)移機(jī)理，本文在房屋底層添加抗震墻，建立具有4種不同抗側(cè)剛度比值的底框砌體房屋。通過各模型的模態(tài)分析和動(dòng)力彈塑性分析，得到了添加抗震墻對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力參數(shù)及地震反應(yīng)的影響。分析結(jié)果表明，添加抗震墻后過渡層破壞加重，因此需要對(duì)抗側(cè)剛度比值進(jìn)行相應(yīng)的限制，防止薄弱層轉(zhuǎn)移至材料強(qiáng)度低、變形能力弱的過渡層。
　　 (5)通過不同抗側(cè)剛度比值房屋在大震作用下的彈塑性時(shí)程分析，依