蔡勇[1]2005年在《配筋混凝土砌块砌体框支剪力墙房屋抗震性能研究》文中指出混凝土小型空心砌块具有节土、节能的优势,并随着在我国范围内逐步禁用粘土砖,混凝土小型空心砌块作为相对成熟的新型墙体材料被广泛使用,多层与中高层配筋混凝土砌块砌体框支剪力墙房屋既能满足建筑物底部需要大空间的要求,也具有比钢筋混凝土框支剪力墙明显的经济优势,应用前景广阔。为了在地震区建造配筋混凝土砌块砌体框支剪力墙房屋,本文进行了以下几个方面的研究工作: (1)采用PKPM计算软件中的SATWE模块,运用等刚度法,计算出14层配筋混凝土砌块砌体框支剪力墙原型房屋各构件的内力,按设计规范对原型房屋构件的截面和配筋进行设计,根据相似性原理,转换为1/4比例模型房屋的截面和配筋。对模型房屋所用材料进行基本力学性能的试验,为模型房屋反推原型房屋的动力特性提供基础性参数。试验结果表明,配筋混凝土砌块砌体框支剪力墙房屋采用1/4比例缩尺进行抗震试验研究是合理的,模型房屋能反应原型房屋的动力特性。 (2)采用试验子结构为两个自由度、计算子结构为五个自由度的整体模型房屋的子结构拟动力方法,研究配筋混凝土砌块砌体框支剪力墙模型房屋的抗震性能。试验结果表明,在Taft地震波(峰值加速度不大于125gal)、宁河地震波(峰值加速度不大于65gal)和El-Centro地震波(峰值加速度不大于125gal)作用下,配筋混凝土砌块砌体框支剪力墙模型房屋地震反应均处于弹性阶段。在弹塑性阶段,配筋混凝土砌块砌体框支剪力墙模型房屋在El-Centro地震作用下,具有较好的抗震能力,破坏形态为剪切型,底部框剪层为模型房屋的薄弱层,加速度峰值为220gal时才开始开裂,600gal时模型房屋到达极限状态,800gal时模型房屋完全破坏。 (3)叁层配筋混凝土砌块砌体剪力墙模型房屋拟静力试验结果表明,配筋混凝土砌块砌体模型房屋具有较高的承载能力、一定的变形能力和较好的抗倒塌能力,叁层模型房屋呈剪弯型破坏;轴压比对模型房屋的承载力和变形能力有重要影响;连梁为重要的耗能构件,按“强墙弱梁”的原则进行结构设计,配筋混凝土砌块砌体连梁具有较好的延性性能。 (4)采用弹塑性时程分析法对模型房屋和原型房屋进行分析计算,计算表明,原型房屋与模型房屋具有相似的抗震性能,可以通过相似变换将子结构拟动力试验结果应用于原型房屋。配筋混凝土砌块砌体框支剪力墙房屋应用于7度抗震设防区时,经受大震作用才会开裂;应用于8度抗震设防区时,可以达到小震不坏,
祝英杰[2]2001年在《高强混凝土砌块砌体基本力学性能的试验研究及其动力分析》文中研究指明根据辽宁省科委项目“混凝土承重砌块节能住宅体系研究”的要求以及在八度抗震设防地区建高层砌块建筑的可行性,本文对高强混凝土小型砌块砌体的力学性能进行了试验研究:利用有限元法对长悬臂配筋砌块剪力墙的动力特性和弹塑性地震反应进行了分析。 本文对180个试件进行了轴压试验。试验结果表明,试件类型,砌块强度,填芯率和填芯混凝土强度对砌体的力学性能有较大影响,而砂浆强度对其影响较小;同时发现按《砌体结构设计规范》(讨论稿)中的公式计算,其抗压强度平均值明显高于试验值,偏于不安全,且弹性模量和泊松比都偏低。根据试验结果的统计分析,提出了计算砌块砌体抗压强度和弹性模量的建议公式,确定了泊松比的取值。经试验结果验证,计算值和试验值吻合较好,且偏于安全。 本文研究的是配筋砌块剪力墙的宏观地震反应,将配筋砌块剪力墙的组成材料简化成由两种材料构成:素混凝土砌体和钢筋。通过调整弹性矩阵来考虑钢筋对整体模型的贡献。从而在国内首次提出了配筋砌块剪力墙非线性有限元动力分析模型,包括本构关系、破坏准则和强化规律的确定。采用叁维非协调实体元及改进子空间迭代方法计算剪力墙的特征对;采用平面应力单元并利用Newmark法与Newton—Raphson法相结合的方法计算剪力墙在地震荷载下的地震反应,并用FORTRAN77(F90)语言编制了相应的计算程序和前后处理程序,经计算验证程序是有效的。 利用编制的程序计算了剪力墙的自振周期和振型,并分析了填芯率、砌块强度等因素的影响,绘制了剪力墙叁维振型图;计算了各结点的位移,加速度及各高斯点的应力反应;计算了顶层的最大结点位移,最大水平加速度和底层最大高斯应力点的时程反应,绘出了时程分析曲线;分析了填芯率、填芯混凝土强度、砌块强度和高宽比等因素的影响;分析了剪力墙在材料非线性及双重非线性下的地震反应;分析了剪力墙在水平方向、竖直方向及双向地震波作用下的地震反应;考虑了不同地震波对其地震反应的影响:分析了不同竖向分布荷载、不同地震设防水准和不同方向配筋情况下的剪力墙地震反应。 最后,提出了一些有意义的结论,指出了该结构在我国推广应用的前景。
周强[3]2012年在《砌体结构抗震试验及弹塑性地震反应分析》文中认为我国政府历来重视防震减灾工作，特别是对人民生命财产安全尤为重视。地震灾害应急救援和农村安居安学工程是防震减灾工作的重要内容。基于卫星遥感、地理信息系统、叁维仿真、震害预测等技术的地震现场灾情场景模拟技术可用于地震救灾的辅助决策、应急救援人员的虚拟演练、地震科普教育等方面，是提高我国防震减灾能力的一项重要手段。作为我国农村主要结构形式的砌体结构，其破坏是历次地震中造成大量人员伤害和财产损失的重要原因。砌体结构的抗震试验与震害分析是实现农村安居安学目标的必要途径，也是地震现场灾情场景模拟技术的重要理论依据。因此，进行砌体结构抗震试验与震害分析，并在此基础上开展地震现场灾情场景模拟技术研究，应是地震工程与工程力学界研究工作的重点，对我国防震减灾工作具有重要意义。本文在前人大量工作的基础上，就砌体结构的典型震害、破坏机理、抗震措施、振动台试验、弹塑性地震反应分析、叁维灾害模型的建立、灾情场景的实现技术等开展了研究，主要完成了以下工作：1.详细介绍了汶川地震中北川县擂鼓镇的7栋典型砌体结构学校建筑的震损情况，并对其震害原因及构造措施进行了分析；通过将楼层综合抗震能力指数发展为抗倒能力指数的方式，对7栋砌体结构学校建筑的抗倒能力进行分析；为农村安居安学工程中砌体结构的抗震提出了建议；2.详细介绍了西藏自治区农牧民安居工程抗震加固试验中已建-70m2户型房屋振动台试验的主要过程；对模型结构的破坏特征、动力特性以及测点反应进行了分析，并依据试验结果对原型结构的抗震能力进行评价；为西藏自治区农牧民安居工程中房屋的抗震加固、设计和施工提出建议；3.应用有限元软件ABAQUS对振动台试验的模型结构进行了数值模拟，通过对比分析，验证了有限元模型和试验结果的可靠性；在此基础上，考虑到试验方提供的原型结构的材料高于实际强度，按实际材料强度建立了的原型结构的有限元模型，依据数值模拟结果，分析了原型结构的抗震性能；4.总结了砌体结构的典型震害现象和破坏特征，对震害原因进行分析；结合实际震害，讨论了设防结构与非设防结构的震害差异；依据震害资料及专家经验，给出了砌体结构在不同地震破坏等级下，震害在不同楼层及各构件不同部位的分布规律；总结了汶川地震的震害特点及启示，提出了砌体结构的抗震措施及建议；5.利用3Ds MAX、Photoshop、Auto CAD等软件制作了大量砌体结构叁维模型，并创建不同破坏等级的模型数据库；以汶川地震中映秀镇漩口中学教师住宅楼为例，给出了创建叁维完好模型以及不同破坏等级下的叁维灾害模型的建模方法；6.基于ArcGIS软件实行了地震现场的叁维地形，在此基础上以福建省石狮市为例，实行了叁维建筑模块灾前场景，并利用不同颜色表征建筑不同破坏等级的方式实行了任意地震影响场下，叁维建筑模块灾害场景；通过模型替换，实行了叁维建筑完好模型场景以及叁维建筑破坏模型场景。
吕伟荣[4]2007年在《砌体基本力学性能及高层配筋砌块砌体剪力墙抗震性能研究》文中进行了进一步梳理目前,配筋砌体结构在美国、欧洲、日本以及新西兰等发达国家被广泛地应用于建造高层房屋,尤其是在美国,配筋砌块砌体剪力墙结构的建造高度与钢筋混凝土剪力墙结构基本一致。高层配筋砌体结构在我国则起步较晚,理论体系尚未完善,处于试点工程阶段。本文就砌体的基本受力性能和高层配筋砌块砌体剪力墙抗震性能两个方面进行研究,主要成果如下:1.以经典的平面破坏理论为基础,结合模糊数学中模糊理论,首次提出将叁类典型的砌体剪压复合破坏形态划分为两个破坏区,即剪摩-剪压破坏区和剪压-斜压破坏区。在单一的破坏区内,运用权函数将对应于不同破坏形态的破坏理论有机地结合起来,推导出相应的砌体静力与动力抗剪强度计算公式。同时,针对现行规范中关于砌体抗剪强度设计值取值上的不合理之处加以改进,提出了基于上述破坏区理论的砌体抗震和非抗震抗剪强度设计值公式。2.通过对国内外大量灌芯砌体受压试验结果的分析,提出了适用于灌芯砌体受压各项力学性能参数(变形模量、极限应变、应力-应变曲线、泊松比等)的计算方法。同时,运用Kupfer破坏准则、变形协调及静力平衡条件,首次在理论分析的基础上提出将芯柱混凝土与砌块强度比fcu/fcb控制在(1.5~3.5)的合理范围内,为工程设计上合理选择灌芯砌体材料的强度等级提供了依据。3.通过对剪力墙结构的单开间框架支撑模型进行研究,提出了多开间的改进框架支撑模型,该模型可适用于不同层高宽比、不同材料以及框支、开洞等不同形式的剪力墙结构。与框支配筋砌块砌体剪力墙子结构拟动力试验结果对比表明,改进框架支撑模型能有效地反映剪力墙结构在地震作用下的弹塑性变形性能。4.根据国内外大量的研究资料,提出了适用于配筋砌块砌体剪力墙结构的五个抗震性能水平,即充分运行、运行、基本运行、保障安全和接近倒塌,并给出了相应的判断标准。同时,对传统的模态Pushover方法加以了改进,即用能力谱法计算结构最大地震反应值取代时程分析法。计算结果表明,此方法既简单又有效。5.运用改进框架支撑模型模拟配筋砌块砌体剪力墙,分别对不同形式的高层配筋砌块砌体剪力墙结构进行模态Pushover-能力谱法分析。计算结果表明,配筋砌块砌体剪力墙结构具有良好的抗震变形能力,能满足地震区高层建筑的抗震要求。据此,对配筋砌块砌体剪力墙结构房屋抗震设计时的最大适用高度提出建议,即改进了现行规范中全部落地剪力墙结构房屋最大适用高度,并填补了框支配筋砌块砌体剪力墙结构房屋最大适用高度规定上的空白。
徐锋[5]2008年在《轻骨料混凝土砌块交替组砌墙体的抗震性能试验研究》文中进行了进一步梳理混凝土小型空心砌块符合节土、节能的墙改方向,成为替代粘土实心砖的首选新型墙体材料,具有广阔的应用前景。砌块建筑中的多层轻骨料砌块交替组砌结构以其经济性和实用性,符合目前住宅用房需要,特别是在北方寒冷地区,将成为以后发展的新方向。轻骨料混凝土砌块交替对孔砌筑保温节能复合墙体的抗震性能试验与研究在国内尚未展开,如何加强、改善轻骨料砌块结构的抗震性能是工程界关注的重点,因此,对轻骨料砌块墙体及多层轻骨料砌块结构的抗震性能研究具有实际工程意义。本文通过六片不同构造形式的轻骨料砌块墙体的恢复力试验,了解设置构造柱轻骨料混凝土砌块交替砌筑墙体的破坏形式、抗震抗剪承载力及变形能力、滞回性能、刚度退化、延性等问题。试验结果表明轻骨料混凝砌块交替砌筑墙体在设置构造柱以后,构造柱和圈梁形成弱框架,增加了墙体刚度,约束了墙体变形,使承载及变形能力得到提高,改善了墙体的抗震性能。借鉴普通混凝土小型空心砌块的抗剪承载力计算公式,并结合本文试验,总结出适合轻骨料交替砌筑结构的抗震抗剪承载力计算方法。本文采用了层间剪切模型的多层砌块结构的弹塑性时程分析程序,利用由本文墙片恢复力试验数据所总结的骨架曲线,并采用考虑刚度退化的叁线性模型。通过非线性时程分析程序计算,模拟了轻骨料混凝土小砌块住宅在不同地震烈度、不同地震波作用下结构的动力响应,计算分析的结果表明,在构造柱设置合理的情况下,6度区7层和7度区6层的轻骨料砌块房屋,其抗震性能得到改善,符合我国建筑抗震设计规范关于“小震不坏,大震不倒”的设防标准。结构的底层因其位移最大,是我们加强设计的重点。另外,相邻楼层材料强度的降低变化不宜过大,否则该层将成为薄弱楼层。构造柱是改善轻骨料砌块墙体抗震性能的有效措施,通过本文的试验结果的对比分析认为,两端设置构造柱的砌块墙体,构造柱与圈梁形成弱框架,能有效抵抗弯矩作用,从而弥补砌块墙体抗拉、抗弯强度的不足,特别是在试验加载的后期,构造柱约束了砌块砌体,使其不易倒塌,承载力下降的比较平缓,承受变形的能力明显提高,具有良好的延性。
赵艳[6]2015年在《百米级配筋砌块砌体剪力墙结构抗震性能研究与动力测试》文中指出随着现代建筑技术的快速发展,新型建筑结构体系纷纷涌现。配筋砌块砌体剪力墙结构体系,具有强度高、延性好、耗能能力强等与钢筋混凝土结构相近的特性,又有工期短、用钢量少、节省模板、减少墙面抹灰、增加使用面积等优点,符合我国倡导的节约型社会发展要求,因此该结构体系的应用前景非常广泛。目前,针对百米级配筋砌块砌体剪力墙结构抗震性能的试验研究和数值分析较少,环境激励下的振动测试试验还未见报道,其中的一些科学与技术问题亟需解决。揭示此类结构的动力特性和工作行为特征,对该体系的发展具有重要的理论意义和工程应用价值。基于上述原因,论文对拟建的百米级配筋砌块砌体剪力墙结构办公楼示范工程,进行了抗震性能试验研究和弹塑性数值模拟分析,并在建设过程中对不同高度的结构进行了环境激励下的动力性能测试,主要研究工作如下:(1)针对拟建百米级配筋砌块砌体剪力墙高层建筑的特点和力学特性,设计并制作了一个1/4比例10层的配筋砌块砌体剪力墙模型结构,进行了地震模拟振动台试验研究,探索大开间、大洞口、弱连梁、长周期高层结构的破坏模式和动力响应规律,为分析百米级配筋砌块砌体剪力墙结构的地震反应提供试验基础。探讨了模型结构的破坏模式、损伤状态及动力响应规律。从结构的破坏过程可以看出,连梁端部首先出现裂缝,随着地震动强度的增大,墙肢逐渐出现沿灰缝的水平裂缝,模型整体呈弯剪破坏模式,实现了强肢弱梁的多道抗震设防目标。在8度罕遇地震作用下,结构处于中等破坏状态。试验研究表明,配筋砌块砌体剪力墙结构具有较好的抗震能力和较强的变形能力。(2)揭示了配筋砌块砌体剪力墙抗震机理,为进行百米高层结构的数值分析提供理论基础。收集并整理了已完成的配筋砌块砌体剪力墙拟静力试验数据,探讨了各参数对墙体骨架曲线形状的影响,建立了刚度衰减方程,对比服从两种不同概率分布的刚度损伤因子,并分析了刚度退化系数与位移角之间的关系。回归了标准化耗散能与位移之间关系,探讨了等效粘滞阻尼比和功比指数的变化规律,给出墙体能量耗散系数和等效粘滞阻尼比的范围。提出了适用于配筋砌块砌体剪力墙的荷载-位移恢复力模型,能够较好的模拟此种墙体滞回曲线严重的“捏拢”现象。(3)为实现在六度抗震设防区建设百米高层配筋砌块砌体剪力墙结构办公建筑,进行了以下研究:基于ABAQUS有限元软件中的INP建模方法,对试验模型结构进行有限元模拟,灌芯砌体采用混凝土塑性损伤模型(简称CDP模型),将本文提出的刚度损伤因子带入灌芯砌体受压本构模型。计算模型结构的频率、振型、加速度和位移时程曲线,数值计算结果与实测结果吻合较好,验证了有限元建模方法的正确性和所选材料本构模型的准确性。参照试验模型结构的建模方法和材料模型,对百米高层结构进行了地震反应分析,考察整体结构的破坏模式和动力响应。研究表明,百米高层结构的侧向刚度、扭转比和剪重比均满足规范要求,结构弱轴方向连梁首先破坏,然后与之相邻的窗下墙和窗侧墙破坏,随着地震动强度的增大,各层墙肢从下到上逐渐破坏,实现了多道抗震设防目标。在8度罕遇地震作用下,各层的层间位移角均满足规范要求,可见此百米高层结构具有较好的抗震性能。(4)在百米高层建设阶段,分别对完成建设的10层、18层和28层主体结构进行了环境激励下的振动测试试验,并利用测试结果对有限元模型进行验证。采用基于频域的峰值拾取法和基于时域的随机子空间法,对整体结构进行了模态参数识别,得到了固有频率和振型的变化规律。利用数值模拟方法,分别计算了结构不同高度时的频率和振型,计算结果与实测结果吻合较好,验证了有限元建模方法的正确性和材料力学参数的准确性。综合上述研究成果可以得出,在地震区采用配筋砌块砌体剪力墙结构体系建设百米级高层建筑是可行的,完成的百米高层办公楼示范工程建设,突破了我国规范中关于该结构体系应用高度的限值,为该体系向高层、超高层发展奠定了基础和技术支撑,所得成果可为编制标准提供科学依据。
常兆中[7]2005年在《混凝土砌块结构非线性地震反应分析及基于性能的抗震设计方法》文中指出基于性能的设计是工程抗震的新方向。混凝土小型空心砌块砌体是我国目前应用最为广泛的砌体结构形式。由于砌体材料固有的复杂性，基于性能的评估和设计还处于发展的初期，还需要通过不断的研究来将基于性能的理念应用于混凝土小型空心砌块砌体的抗震能力评估和设计。对于混凝土小砌块结构而言，基于性能的抗震设计方法的实施还需要研究开发分析软件、发展非线性数值计算模型和确定不同性能水准下的目标位移。 本文的重点是研究混凝土小型空心砌块砌体非线性地震反应分析和基于性能的抗震设计方法。对于数据可视化、用于OpenSees的有限元前后处理软件开发，混凝土小型空心砌块砌体非线性数值分析模型和混凝土小型空心砌块结构在不同性能水准下目标位移的确定方法等问题分别进行了研究。主要的研究内容和创新性成果如下： 1、深入分析了OpenSees的基本框架结构、基本类及类层次结构，深入讨论了基于柔度法和基于刚度法的非线性梁柱单元原理，对OpenSees的材料滞回模型进行了研究，扩展了OpenSees程序的功能。 2、基于可视化图形工具(VTK)，设计并实现了OpenSees和VTK之间的中间层接口模块，在此基础上开发了适用于OpenSees的跨平台有限元前、后处理系统OpenGUI，为OpenSees提供了一个很好的图形用户界面和可视化环境，提高了OpenSees分析大型复杂结构的效率。开发了适合混凝土小砌块结构非线性分析的专用模块。 3、研究了混凝土小砌块结构非线性分析的计算方法，发展了一个简化的混凝土小砌块结构非线性分析模型。该模型将混凝土小砌块结构理想化为等效的框架，适用于非线性静力分析和非线性动力分析。应用该模型对一混凝土砌块结构振动台模型试验进行了比较分析，结果表明数值模拟结果与试验结果较为吻合，验证了分析方法和计算模型的合理性。 4、与平面应力有限元分析结果相比，用等效框架模型模拟开洞墙片会导致过大的弹性刚度，本文通过引入了等效刚度系数α和等效高度系数γ对墙肢的弹性刚度进行了修正，给出了修正系数α和γ的回归公式。通过与平面有限元应力分析结果以及试验结果的比较验证了该方法的合理性。 5、给出了混凝土小砌块墙片和连梁恢复力模型的确定方法，通过对现有试验数据的分析，提出了一个混凝土小砌块约束砌体墙片的叁线性恢复力骨架曲线，该恢复力模型适用于混凝土小砌块约束砌体结构的静力和动力非线性分析。 6、本文给出了对应我国抗震设计规范叁个设防水准的破坏状态限值，这些值由能力曲线的
黄尚安[8]2003年在《底部框剪配筋砌块砌体房屋抗震设计研究》文中研究指明本文结合湖南省建委科技项目，对底部两层框架-抗震墙上部六层混凝土小砌块砌体结构的抗震性能进行了系统的研究，并对底部框架-抗震墙上部配筋混凝土小砌块砌体结构的抗震设计进行了深入的探讨，为相关规范的进一步修订和工程实际应用提供可靠的技术资料。主要的研究工作如下：1． 对底部两层框-剪上部六层混凝土砌块砌体结构进行了模拟地震振动台试验。模型的几何相似比取1/8。以El-Centro波、Taft波和场地波为输入地震波，分6度、7度区多遇烈度、基本烈度及罕遇烈度地震进行试验，考察了模型在各试验阶段的地震反应、变形状态及震害特征。在模拟地震试验前和各阶段模拟地震试验后均对模型进行了白噪声扫描试验，考察了模型的频率变化规律。分析了地震破坏机理，对其抗震特性和整体抗震能力进行了评价。试验表明，按抗震规范要求设计的底部两层框剪上部六层混凝土砌块砌体结构遭受7度地震时，可以实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的目标。2． 从理论上推导论证了这种结构的频率随刚度而变化的规律，所得结论与振动台试验结果相一致。这为今后按刚度损失科学评定结构地震损伤提供了理论依据，找到了一条新的有效途径。3． 根据振动台试验实测数据，修正了底部框剪结构和上部砌体结构的恢复力模型。针对底部框架-抗震墙砌体房屋的结构特点，按串联质点系层间剪切模型建立了弹塑性运动微分方程。编制出弹塑性地震反应分析程序FMS，对底部两层框架-抗震墙上部无筋砌块砌体房屋模型进行了弹塑性地震反应仿真分析，模拟出房屋模型6度、7度区多遇烈度、基本烈度和罕遇烈度地震作用下的加速度、速度和位移地震反应，得到各种情况下结构的层间位移、变形状态和层间剪力。仿真分析结果与试验结果基本相符。4． 引入适用于上部配筋砌块砌体的恢复力模型，应用本文程序FMS对底部两层框架-抗震墙上部六层配筋混凝土小砌块砌体房屋进行了仿真分析，得到了一些可供工程实践参考的结论。数值试验结果表明，底部两层框架-抗震墙上部六层配筋混凝土小砌块砌体结构具有较好的抗震性能，能够满足8度区抗震设防要求。5． 研究了底部框剪上部砌块砌体结构的基于地震损伤性能的抗震设计方法。结合近年来的结构震害经验，分析了现行抗震设计规范存在的不足。在综合分析评价多种地震损伤模型的基础上，建立了同时计入首次超越破坏和累积损伤破坏两种效应的改进的双参数地震损伤模型，并进行了损伤计算，计算结果与结构模型的振动台试验结果基本吻合。底部框剪配筋砌块砌体房屋抗震设计研究 6.提出了底部框架一抗震墙上部配筋混凝土小砌块砌体房屋的抗震设计建议，并给出了算例。关键词:振动台试验;框架一抗震墙;配筋混凝土小砌块砌体;非线性地震反应;数值模拟;抗震设计;地震损伤性能
熊立红[9]2004年在《多层混凝土砌块结构性态抗震研究》文中研究表明混凝土小型空心砌块具有节土、节能、环保、自重轻等优势,已经成为替代实心粘土砖的首选墙体材料,在我国具有极其广阔的应用前景。随着抗震设计理论的不断发展,性态抗震设计思想不仅考虑保障人身安全,还考虑控制建筑破坏所造成的经济损失,当前已成为地震工程研究的热点之一。鉴于国内有关性态抗震研究很少涉及混凝土砌块结构,本文以我国目前量大、面广的多层芯柱-构造柱砌块结构为对象,进行性态抗震研究,以便为其性态抗震设计提供参考依据。本文由两大部分所组成:第一部分主要是关于结构性态抗震设计和混凝土砌块结构抗震性能的一些基础性研究。其中,第一章着重介绍了国内外关于结构性态抗震设计和混凝土砌块结构的抗震研究和应用状况。第二章,基于我国现有的大量混凝土砌块墙片试验资料的整理、总结和深入分析,提出了混凝土空心砌块墙片抗震剪切承载力的通用计算公式;给出了各类砌块墙体的开裂和极限剪切角与延性比;依据墙体的宏观破坏程度划分为五个破坏等级,建立了与破坏等级相对应的四折线恢复力特性简化模型,并给出了各特征点的参数值。第叁章,根据混凝土砌块结构模型振动台试验破坏特征的分析,并参考有关结构性态水准的划分标准,将混凝土砌块结构划分为五个性态水准,给出了各级性态水准下结构破坏程度的具体描述,以及用层间位移角表示各级性态水准的定量指标。论文的第四章和第五章是关于实现结构性态设计的一个基本方法——静力非线性分析的两个基本环节:Pushover 分析和目标位移的确定。第四章介绍了Pushover 分析的基本原理、方法等,着重讨论了该方法中的侧力分布这一关键环节,并根据试验数据拟合了一种多项式侧力分布模式。第五章对现有单自由度体系最大非弹性位移的各种近似估计方法进行了比较全面的分析和对比,发现现有的几种方法都可以表示成位移修正系数的形式。对比分析表明,这几种方法当周期大于1 秒时所给出的最大非弹性位移都非常接近于时程分析结果;当周期小于1 秒时这些方法都具有相当的误差。第二部分主要是依据第一部分建立(提出)的一些原则方法、基本关系和参数进行了算例计算与分析。第六章通过一个七层混凝土砌块住宅模型振动台试验与非线性动力时程分析结果的对比,验证了动力分析中所用的结构计算模型、恢复力模型和参数以及自编计算程序是可行的。在此基础上又分别以六、七和八
杨春侠[10]2007年在《混凝土多孔砖砌体结构房屋拟动力试验研究及抗震性能分析》文中研究说明混凝土多孔砖是替代粘土砖的承重墙体主导材料之一,其尺寸规格与粘土多孔砖相似,砌筑简单且力学性能好,推广应用前景广阔。本文基于对混凝土多孔砖砌体结构房屋的子结构拟动力试验、墙体的拟静力试验研究,并采用模态分析、弹性与弹塑性时程分析以及能力谱法等一系列方法进行了理论分析,较全面地揭示和评价了混凝土多孔砖砌体结构的抗震性能,为这种结构在抗震设防地区的设计和应用提供了依据。本文主要研究成果如下:1.建立了模型房屋及原型房屋的叁维空间有限元动力分析模型,对模型房屋和原型房屋进行了模态分析和弹性地震反应分析。分析表明试验模型和原型房屋模态相近;原型房屋弹性地震反应计算值与试验模型反推结果基本吻合,本文所采用的试验模型能够模拟原型房屋的基本动力特性。采用傅立叶变换和小波变换理论综合分析EL-Centro波、Taft波和天津宁河波叁种地震波频谱特性对模型房屋地震反应的影响,并根据小波变换对地震波的分解重构结果,合理地截取叁种地震波富含模型房屋基频的时段进行拟动力试验。拟动力试验及动力有限元分析结果表明,模型房屋对Taft波的反应最小、EL-Centro波次之,模型房屋对宁河波的反应最大,说明地震波加速度脉冲面积对结构地震反应的影响不容忽视,本研究可以为今后拟动力试验中地震波的选择和截取提供参考和研究思路。2.在国内首次进行了两个自由度试验子结构及六个自由度计算子结构的8层24m高混凝土多孔砖砌体结构1/2比例模型房屋子结构拟动力试验,较全面地揭示了该房屋的抗震性能。试验研究表明:模型房屋呈剪切破坏形态,一层首先破坏,为抗震的薄弱层,模型房屋破坏形态与普通粘土实心砖砌体房屋地震破坏形态相似;模型房屋一层墙体最大剪应力值达0.94N/mm2,二层墙体最大剪应力值达1.22N/mm2,且当混凝土多孔砖砌体抗剪强度按f v= 0.176f2计算,上述试验值与计算值的比值达1.4,模型房屋具有良好的水平承载能力;模型房屋一层极限荷载点对应的层间位移角为1/324,破坏荷载点对应的层间位移角为1/193,延性系数为2.43,模型房屋具有较好的变形能力,能满足相应的抗震要求;整个结构在墙体严重开裂破坏后仍然保持良好的整体性,模型房屋的抗震构造措施合理。上述研究成果被《混凝土多孔砖建筑技术规程》(DBJ43/002-2005)采用,为《砌体结构设计规范》及《建筑结构抗震设计规范》补充混凝土多孔砖砌体结构的抗震设计提供了依据。3.研究了轴压比对混凝土多孔砖砌体结构恢复力特性的影响,建立了以恢复力模型的弹塑性阶段和破坏阶段刚度比系数α1和α2考虑轴压比影响的叁线型恢复力模型。采用本文恢复力模型对模型房屋进行了弹塑性地震反应分析,结果与拟动力试验结果吻合。本文提出的叁线型恢复力模型为今后的砌体结构弹塑性分析提供了一定的依据和研究思路。4.采用能力谱方法分析了模型房屋在EL-Centro波激励下的抗震性能,能力谱分析结果与拟动力试验结果基本吻合,表明本文采用的基于能力谱法的抗震性能评估方法可行,可以用于评估砌体结构抗震性能。模型结构弹性阶段最大层间位移的计算值和试验值均远小于抗震设计通则规定的层间位移限值7.5mm;模型结构达到破坏阶段时层间位移仍小于抗震设计通则规定的层间位移限值,说明抗震设计通则规定的层间位移限值偏大,用于控制砌体结构地震作用下的层间位移偏于不安全,可供今后规范修订层间位移限值参考。5.通过子结构拟动力试验研究、动力有限元弹性时程分析、层间模型的弹塑性时程分析以及基于能力谱的抗震性能评估,系统而深入地评价了混凝土多孔砖砌体结构房屋的抗震性能。结果表明,模型房屋能满足7度抗震设防地区“小震不坏、中震可修、大震不倒”的叁水准抗震设防要求。为慎重起见,混凝土多孔砖砌体房屋在6度抗震设防地区可建到8层24m高,从而拓宽了混凝土多孔砖砌体结构在抗震设防地区的应用范围。
参考文献：
[1]. 配筋混凝土砌块砌体框支剪力墙房屋抗震性能研究[D]. 蔡勇. 湖南大学. 2005
[2]. 高强混凝土砌块砌体基本力学性能的试验研究及其动力分析[D]. 祝英杰. 东北大学. 2001
[3]. 砌体结构抗震试验及弹塑性地震反应分析[D]. 周强. 哈尔滨工程大学. 2012
[4]. 砌体基本力学性能及高层配筋砌块砌体剪力墙抗震性能研究[D]. 吕伟荣. 湖南大学. 2007
[5]. 轻骨料混凝土砌块交替组砌墙体的抗震性能试验研究[D]. 徐锋. 哈尔滨工业大学. 2008
[6]. 百米级配筋砌块砌体剪力墙结构抗震性能研究与动力测试[D]. 赵艳. 哈尔滨工业大学. 2015
[7]. 混凝土砌块结构非线性地震反应分析及基于性能的抗震设计方法[D]. 常兆中. 中国建筑科学研究院. 2005
[8]. 底部框剪配筋砌块砌体房屋抗震设计研究[D]. 黄尚安. 湖南大学. 2003
[9]. 多层混凝土砌块结构性态抗震研究[D]. 熊立红. 中国地震局工程力学研究所. 2004
[10]. 混凝土多孔砖砌体结构房屋拟动力试验研究及抗震性能分析[D]. 杨春侠. 湖南大学. 2007
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