砂墊層-基礎(chǔ)滑移復(fù)合隔震村鎮(zhèn)建筑抗震性能研究.pdf

1、論文針對(duì)我國(guó)北方大部分地區(qū)處于高烈度寒區(qū)（地震烈度高、氣候寒冷），低層村鎮(zhèn)建筑面臨地震和地基凍脹的雙重危害，因地制宜地提出一種由基底砂墊層與基礎(chǔ)滑移隔震層組成的砂墊層—基礎(chǔ)滑移復(fù)合隔震體系，該體系在隔震的同時(shí)也可消除地基凍脹對(duì)低層村鎮(zhèn)建筑的不利影響，本文圍繞砂墊層—基礎(chǔ)滑移復(fù)合隔震村鎮(zhèn)建筑的抗震性能開(kāi)展研究，主要工作及結(jié)論有：
　　①適于高烈度寒區(qū)村鎮(zhèn)建筑的砂墊層—基礎(chǔ)滑移復(fù)合隔震體系研發(fā)
　　提出由基底砂墊層和基礎(chǔ)滑移隔震

2、層相結(jié)合的新型復(fù)合隔震體系，并通過(guò)反應(yīng)譜理論分析了該體系的隔震機(jī)理。復(fù)合隔震體系在實(shí)現(xiàn)消能減震的同時(shí)，通過(guò)基礎(chǔ)圈梁和基底墊層消除地基凍脹對(duì)低層村鎮(zhèn)建筑的不利影響。
　　②砂墊層—基礎(chǔ)滑移復(fù)合隔震體系相關(guān)部件的材性研究
　　對(duì)構(gòu)成復(fù)合隔震體系的基礎(chǔ)滑移隔震層和基底砂墊層等相關(guān)隔震部件的材料性能及構(gòu)造進(jìn)行了研究，包括完成了基礎(chǔ)滑移隔震層的配方在不同烈度需求下的開(kāi)裂啟滑條件及滑移性能研究，基礎(chǔ)滑移隔震層的限位裝置捆綁橡膠束的抗剪強(qiáng)

3、度及變形能力研究，并探討了基底砂墊層的材料組成及施工工藝。
　?、鄄煌A(chǔ)滑移隔震層構(gòu)造的隔震墻體抗震性能試驗(yàn)研究
　　進(jìn)行了滑石粉改性砂漿滑移隔震墻體、鋼珠—改性砂漿滑移隔震墻體、干鋪石墨粉滑移隔震墻體等3種隔震構(gòu)造墻體與普通墻體的低周反復(fù)加載對(duì)比試驗(yàn)研究，從破壞現(xiàn)象、滯回耗能能力、剛度退化等角度進(jìn)行了對(duì)比分析。研究表明隔震墻體具有良好的滑移耗能能力，設(shè)置低摩擦系數(shù)的滑移隔震層改變了墻體的受力破壞機(jī)制，隔震墻體在試驗(yàn)過(guò)程中

4、始終處于彈性階段，上部剛度幾乎沒(méi)有退化，即通過(guò)水平滑動(dòng)和橡膠束的限位作用有效保護(hù)了上部結(jié)構(gòu)免于破壞。3種配方中的滑移能力依次為石墨粉滑移層、鋼珠改性砂漿滑移層、滑石粉改性砂漿層。
　?、芨粽鸾Y(jié)構(gòu)與普通結(jié)構(gòu)模型振動(dòng)臺(tái)對(duì)比試驗(yàn)研究
　　進(jìn)行了1/4縮尺模型對(duì)比振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，包括4棟2層的砌體結(jié)構(gòu)房屋，分別為復(fù)合隔震結(jié)構(gòu)砌體房屋、基礎(chǔ)滑移隔震結(jié)構(gòu)砌體房屋、基底砂墊層隔震結(jié)構(gòu)砌體房屋，以及普通抗震結(jié)構(gòu)砌體房屋。對(duì)比考察了上述四種結(jié)構(gòu)在

5、不同地震輸入水平下的動(dòng)力特性、地震反應(yīng)特征，以及破壞特點(diǎn)。研究表明，未設(shè)置構(gòu)造柱的普通抗震結(jié)構(gòu)抗震性能較差，設(shè)置隔震措施的結(jié)構(gòu)抗震性能較好，其中采用復(fù)合隔震體系的結(jié)構(gòu)由于基底砂墊層和基礎(chǔ)滑移層的聯(lián)合工作，其抗震性能最優(yōu)。
　　⑤砂墊層—基礎(chǔ)滑移復(fù)合隔震結(jié)構(gòu)房屋數(shù)值分析
　　采用ABAQUS軟件對(duì)包括普通砌體結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)滑移隔震結(jié)構(gòu)、砂墊層隔震結(jié)構(gòu)、復(fù)合隔震結(jié)構(gòu)等四種模型進(jìn)行了不同地震強(qiáng)度輸入下的彈塑性時(shí)程分析，分析了四種結(jié)構(gòu)動(dòng)

6、力反應(yīng)特征的差異，明確了砂墊層—基礎(chǔ)滑移復(fù)合隔震體系的隔震機(jī)理，以及不同烈度區(qū)合理的滑移層摩擦系數(shù)取值范圍。
　?、奚皦|層—基礎(chǔ)滑移復(fù)合隔震村鎮(zhèn)建筑技術(shù)要點(diǎn)建議
　　基于本文所開(kāi)展的隔震部件材性試驗(yàn)、滑移隔震墻體低周反復(fù)加載試驗(yàn)、1/4縮尺模型結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，以及理論分析和數(shù)值模擬研究成果，綜合考慮現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)隔震房屋的相關(guān)設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求，以及對(duì)基底換填墊層的要求，初步提出砂墊層—基礎(chǔ)滑移復(fù)合隔震村鎮(zhèn)建筑的設(shè)計(jì)與施工建

7、議，為工程應(yīng)用提供依據(jù)。
　　本文取得的創(chuàng)新點(diǎn)為：
　　①提出由基底砂墊層和基礎(chǔ)滑移隔震層串聯(lián)組成的復(fù)合隔震體系，建立了簡(jiǎn)化三質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力分析模型，得到了體系的減震機(jī)理。在消能減震的同時(shí)，通過(guò)基底砂墊層置換凍土和設(shè)置基礎(chǔ)圈梁消除地基凍脹對(duì)低層村鎮(zhèn)建筑的危害。
　　②提出了低標(biāo)號(hào)滑石粉改性砂漿、鋼珠—改性砂漿、干鋪石墨粉外圍勾縫等3種基礎(chǔ)滑移隔震層的材料組成，通過(guò)材性試驗(yàn)和低周反復(fù)加載試驗(yàn)研究了3種滑移隔震墻體的抗震性能，針