混凝土多孔磚砌體結(jié)構(gòu)房屋擬動(dòng)力試驗(yàn)研究及抗震性能分析.pdf

1、混凝土多孔磚是替代粘土磚的承重墻體主導(dǎo)材料之一，其尺寸規(guī)格與粘土多孔磚相似，砌筑簡(jiǎn)單且力學(xué)性能好，推廣應(yīng)用前景廣闊。本文基于對(duì)混凝土多孔磚砌體結(jié)構(gòu)房屋的子結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)、墻體的擬靜力試驗(yàn)研究，并采用模態(tài)分析、彈性與彈塑性時(shí)程分析以及能力譜法等一系列方法進(jìn)行了理論分析，較全面地揭示和評(píng)價(jià)了混凝土多孔磚砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能，為這種結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)防地區(qū)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供了依據(jù)。本文主要研究成果如下： 1．建立了模型房屋及原型房屋的三維空間有

2、限元?jiǎng)恿Ψ治瞿Ｐ?，?duì)模型房屋和原型房屋進(jìn)行了模態(tài)分析和彈性地震反應(yīng)分析。分析表明試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃驮头课菽B(tài)相近；原型房屋彈性地震反應(yīng)計(jì)算值與試驗(yàn)?zāi)Ｐ头赐平Y(jié)果基本吻合，本文所采用的試驗(yàn)?zāi)Ｐ湍軌蚰M原型房屋的基本動(dòng)力特性。采用傅立葉變換和小波變換理論綜合分析EL-Centro波、Taft波和天津?qū)幒硬ㄈN地震波頻譜特性對(duì)模型房屋地震反應(yīng)的影響，并根據(jù)小波變換對(duì)地震波的分解重構(gòu)結(jié)果，合理地截取三種地震波富含模型房屋基頻的時(shí)段進(jìn)行擬動(dòng)力試驗(yàn)。擬動(dòng)力

3、試驗(yàn)及動(dòng)力有限元分析結(jié)果表明，模型房屋對(duì)Taft波的反應(yīng)最小、EL-Centro波次之，模型房屋對(duì)寧河波的反應(yīng)最大，說(shuō)明地震波加速度脈沖面積對(duì)結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響不容忽視，本研究可以為今后擬動(dòng)力試驗(yàn)中地震波的選擇和截取提供參考和研究思路。 2．在國(guó)內(nèi)首次進(jìn)行了兩個(gè)自由度試驗(yàn)子結(jié)構(gòu)及六個(gè)自由度計(jì)算子結(jié)構(gòu)的8層24m高混凝土多孔磚砌體結(jié)構(gòu)1/2比例模型房屋子結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)，較全面地揭示了該房屋的抗震性能。試驗(yàn)研究表明：模型房屋呈剪切破

4、壞形態(tài)，一層首先破壞，為抗震的薄弱層，模型房屋破壞形態(tài)與普通粘土實(shí)心磚砌體房屋地震破壞形態(tài)相似；模型房屋一層墻體最大剪應(yīng)力值達(dá)0.94N/mm<'2>，二層墻體最大剪應(yīng)力值達(dá)1.22N/mm<'2>，且當(dāng)混凝土多孔磚砌體抗剪強(qiáng)度按f<,v>=0.176<平方根f<,2>>計(jì)算，上述試驗(yàn)值與計(jì)算值的比值達(dá)1.4，模型房屋具有良好的水平承載能力；模型房屋一層極限荷載點(diǎn)對(duì)應(yīng)的層間位移角為1/324，破壞荷載點(diǎn)對(duì)應(yīng)的層間位移角為1/193，延性

5、系數(shù)為2.43，模型房屋具有較好的變形能力，能滿足相應(yīng)的抗震要求；整個(gè)結(jié)構(gòu)在墻體嚴(yán)重開(kāi)裂破壞后仍然保持良好的整體性，模型房屋的抗震構(gòu)造措施合理。上述研究成果被《混凝土多孔磚建筑技術(shù)規(guī)程》(DBJ43/002-2005)采用，為《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》及《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》補(bǔ)充混凝土多孔磚砌體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。 3．研究了軸壓比對(duì)混凝土多孔磚砌體結(jié)構(gòu)恢復(fù)力特性的影響，建立了以恢復(fù)力模型的彈塑性階段和破壞階段剛度比系數(shù)α<,

6、1>和α<,2>考慮軸壓比影響的三線型恢復(fù)力模型。采用本文恢復(fù)力模型對(duì)模型房屋進(jìn)行了彈塑性地震反應(yīng)分析，結(jié)果與擬動(dòng)力試驗(yàn)結(jié)果吻合。本文提出的三線型恢復(fù)力模型為今后的砌體結(jié)構(gòu)彈塑性分析提供了一定的依據(jù)和研究思路。 4．采用能力譜方法分析了模型房屋在EL-Centro波激勵(lì)下的抗震性能，能力譜分析結(jié)果與擬動(dòng)力試驗(yàn)結(jié)果基本吻合，表明本文采用的基于能力譜法的抗震性能評(píng)估方法可行，可以用于評(píng)估砌體結(jié)構(gòu)抗震性能。模型結(jié)構(gòu)彈性階段最大層間位移的計(jì)算值

7、和試驗(yàn)值均遠(yuǎn)小于抗震設(shè)計(jì)通則規(guī)定的層間位移限值7.5mm；模型結(jié)構(gòu)達(dá)到破壞階段時(shí)層間位移仍小于抗震設(shè)計(jì)通則規(guī)定的層間位移限值，說(shuō)明抗震設(shè)計(jì)通則規(guī)定的層間位移限值偏大，用于控制砌體結(jié)構(gòu)地震作用下的層間位移偏于不安全，可供今后規(guī)范修訂層間位移限值參考。 5．通過(guò)子結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)研究、動(dòng)力有限元彈性時(shí)程分析、層間模型的彈塑性時(shí)程分析以及基于能力譜的抗震性能評(píng)估，系統(tǒng)而深入地評(píng)價(jià)了混凝土多孔磚砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震性能。結(jié)果表明，模型房屋能