輕型木結(jié)構(gòu)房屋抗震性能研究.pdf

1、本文以國(guó)內(nèi)首例足尺輕型木結(jié)構(gòu)房屋的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)為研究核心，在釘連接、剪力墻和房屋整體等三個(gè)層面利用試驗(yàn)研究和模擬分析兩種方法對(duì)輕型木結(jié)構(gòu)房屋的抗震性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。主要研究?jī)?nèi)容、方法和結(jié)論如下： 1.釘連接的單向和反復(fù)荷載試驗(yàn)表明其荷載位移曲線具有高度的非線性、捏縮、強(qiáng)度折減和剛度折減等特性；Foschi指數(shù)型的骨架曲線和Johnn滯回規(guī)律組成的恢復(fù)力模型能夠較準(zhǔn)確地反映釘連接的這種特性。 2.通過(guò)6片足尺木框架剪力墻

2、試件的單向和反復(fù)荷載試驗(yàn)，研究了豎向荷載、翼緣墻體、墻角錨栓和洞口尺寸對(duì)剪力墻的性能的影響，研究結(jié)果表明豎向荷載可以起到“類似墻角錨栓”的作用，從而較大幅度地提高墻體的抗剪強(qiáng)度、彈性抗側(cè)剛度和滯回耗能；翼緣對(duì)于墻體的結(jié)構(gòu)性能有所提高，但幅度不大；門窗洞口會(huì)提高墻體的極限位移和耗能。 3.Johnn用戶自定義單元中引入了定向耦合彈簧對(duì)和多種恢復(fù)力模型，能夠很好地模擬面板釘連接的各種特性。采用ABAQUS軟件和Johnn用戶自定義單

3、元完成了對(duì)三種剪力墻的模擬分析，模擬結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果吻合得很好。提出的采用上述用戶單元模擬骨架釘連接的方法，可以較準(zhǔn)確地分析側(cè)向荷載作用下端部墻骨柱有上拔的墻體。 4.對(duì)一個(gè)兩層輕型木結(jié)構(gòu)足尺房屋模型進(jìn)行了模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，考慮了一層橫墻門洞寬度、地震波、地震方向和結(jié)構(gòu)布置不對(duì)稱等試驗(yàn)參數(shù)的變化。試驗(yàn)分為五個(gè)階段，四個(gè)不同的狀態(tài)，共67個(gè)工況。在0.2g以下的地震中，模型處于彈性狀態(tài)，幾乎沒(méi)有可見(jiàn)破壞發(fā)生；在0.2g和0.4g的

4、地震試驗(yàn)中，結(jié)構(gòu)逐漸進(jìn)入非線性狀態(tài)，模型結(jié)構(gòu)的破壞很輕微或者主要是非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞；在0.55g的地震中，即使經(jīng)過(guò)多次重復(fù)地震，并且一層開(kāi)洞率達(dá)到60％，模型結(jié)構(gòu)仍然不會(huì)發(fā)生倒塌；對(duì)稱結(jié)構(gòu)在0.1 g、0.2g和0.4g的地震中，模型結(jié)構(gòu)的最大層間位移角約為1/500、1/250和1/80；不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的加速度和位移反應(yīng)較對(duì)稱結(jié)構(gòu)強(qiáng)烈，并且存在明顯的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。試驗(yàn)和分析結(jié)果表明，與模型結(jié)構(gòu)類似的底層結(jié)構(gòu)布置對(duì)稱的輕型木結(jié)構(gòu)房屋能夠滿足我國(guó)

5、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中的8度抗震設(shè)防要求。 5．采用自定義非線性彈簧單元和Drain 3D軟件建立了房屋整體的三維分析模型，完成了振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)房屋模型的非線性動(dòng)力時(shí)程分析，分析結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合得較好，能夠較準(zhǔn)確地模擬結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)和模態(tài)特征，適用于進(jìn)一步對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的分析。在房屋整體有限元模型中最關(guān)鍵步驟是確定剪力墻等效模型中非線性彈簧的參數(shù)，本文對(duì)這些參數(shù)的確定方法也做了詳細(xì)的敘述。除此之外，利用該房屋有限元模型研究了石膏板墻體