滑移隔震夯土房屋動力響應分析.pdf

1、夯土房屋是以木制或石制杵、錘等工具，將原狀土質材料逐層夯實形成承重墻體的建筑，其為我國最具代表性的傳統(tǒng)民居形式之一，它不僅能滿足人們對居住的要求，而且具有低成本、良好的保溫隔熱性和優(yōu)異的可再生性等獨特優(yōu)勢，目前在我國部分農村地區(qū)仍有廣泛應用，并且在當前生態(tài)文明和可持續(xù)發(fā)展背景下，夯土房屋這一綠色建筑具有良好的發(fā)展前景。
　　但夯土房屋結構材料強度低、自重大、整體性差，加之夯土房屋多由當?shù)毓そ硲{經驗建造，基本沒有考慮抗震設防，其抗震

2、能力低，在歷次地震中，大量夯土農房出現(xiàn)墻倒屋塌，造成人身財產損失慘重，因此提高夯土房屋的抗震能力勢在必行，而隔震便是一種有效的方法，且摩擦滑移隔震技術具有造價低廉、技術簡單易行等優(yōu)點，適合在我國經濟相對落后的村鎮(zhèn)地區(qū)推廣應用。
　　因此，本文在“十二五”國家科技支撐計劃課題“傳統(tǒng)生土農房綠色改良技術集成與示范”(2015BAL03B03)的支持下，以河南滎陽農村地區(qū)夯土房屋為分析原型，開展滑移隔震夯土房屋與傳統(tǒng)夯土房屋的地震響應對

3、比分析，并探討了摩擦系數(shù)對滑移隔震夯土房屋的影響，主要做了以下工作并得出相應結論:
　　(1)通過實地調研，了解傳統(tǒng)夯土房屋的結構形式和構造做法，獲得結構構件的相關尺寸及所用材料，選擇常見的夯土墻承重房屋為分析原型，采用有限元法建立滑移隔震夯土房屋和傳統(tǒng)夯土房屋的三維空間模型，隔震層的滑移摩擦選用接觸單元實現(xiàn)，并使用數(shù)值積分法進行分析，該計算模型和分析方法較為精確和全面。
　　(2)對滑移隔震夯土房屋和傳統(tǒng)夯土房屋進行模態(tài)分

4、析，分析表明:傳統(tǒng)夯土房屋的第一、第五振型為縱向振動和橫向振動，第二、三、四階振型出現(xiàn)了不同程度的扭轉和局部振動，隔震房屋減弱了局部振動現(xiàn)象，變形和位移加入了結構的整體平動，且滑移隔震夯土房屋的基本周期相比傳統(tǒng)夯土房屋有所延長。
　　(3)對滑移層摩擦系數(shù)為0.1的隔震夯土房屋和傳統(tǒng)夯土房屋沿縱橫兩個方向分別輸入地震波，進行多遇、設防和罕遇地震作用下的動力時程分析，得到兩種結構的加速度響應和位移響應，結果表明:相比于傳統(tǒng)夯土房屋，

5、滑移隔震夯土房屋降低了結構的加速度和墻體的相對位移反應，其中，峰值加速度降低了20％～64％,最大相對位移減小了30％～52％，且地震強度越大，隔震效果越好。
　　(4)對滑移隔震夯土房屋在地震作用下的受力情況進行分析，結果表明:滑移隔震夯土房屋的基底剪力減小了15％～67％，上部墻體的等效應力值較傳統(tǒng)夯土房屋有不同程度的減小，且縱橫墻交接處、門窗洞口處和墻體底部的應力集中現(xiàn)象得到了有效改善。
　　(5)在地震強度為220g

6、al時，對摩擦系數(shù)為0.1的隔震夯土房屋進行了雙向水平地震反應分析，分析表明:相較于單向地震作用，滑移隔震夯土房屋的加速度反應減小了4％左右，上部墻體的相對位移減小了約25％，但隔震層的滑移位移增大較為明顯，其中，X向增大了約20％，Y向增大了約30％，因此，在確定隔震層最大位移時應考慮雙向地震作用。
　　(6)對隔震層摩擦系數(shù)為0.03、0.05、0.1、0.12、0.15的滑移隔震夯土房屋進行地震反應分析，研究不同摩擦系數(shù)對滑