砖墙围护木结构房屋抗震性能振动台试验研究

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本研究来源于国家科技支撑计划资助(2009BAJ28B02),震损木结构建筑抗震性能及其加固试验研究。我国是一个典型的多地震国家,现场震害调查显示,在遭受同等地震烈度的破坏条件下,农村的人口伤亡、建筑的倒塌破坏程度远高于城市。砖墙围护木结构房屋在全国分布广泛,但目前国内对其抗震性能的研究甚少。墙体是地震中最易倒塌伤人的构件,木结构房屋也普遍存在围护墙体倒塌、破坏的现象。  本研究主要内容包括:⑴根据现场调研,结合已有震害资料,总结归纳了全国各地砖木结构形式、分布及震害情况,并对国内外木及砖木结构房屋抗震性能研究的进展进行了梳理。⑵为了对砖墙围护木结构房屋的抗震性能做出综合评价,验证拉结措施的有效性,以南京门东地区上江考棚为原型,按1∶3的缩比设计了砖墙围护木结构模型振动台试验。在试验之前,对试验模型的选取、模型各参数相似比、拉结方案、传感器及测点布置、加载工况及混凝土底座进行了详细设计,并对模型材料的选择和模型的制作施工过程进行了严格地控制和监督。⑶记录了试验过程中的试验现象和裂缝开展情况,整理了不同工况下测点的加速度和位移反应幅值,研究了模型动力特性的变化,研究分析了模型的加速度、位移反应规律,对模型的抗震性能做出了综合评价。在振动过程中,模型结构的自振频率总体曾下降趋势,阻尼总体曾上升趋势,说明随着地震作用水平的提高,结构刚度减小,周期增大,阻尼变大,耗能能力不断提升,模型在地震作用下不断破坏。拉结措施在地震作用水平较低时不能发挥作用,在地震作用水平较高时,能有效减小加速度和位移反应。根据分析结果,与模型结构类似的原型砖墙围护木结构房屋能满足我国抗震规范8度抗震设防要求。⑷对砖墙围护木结构房屋进行了建模分析,将模拟得到的动力特性、加速度反应、位移反应结果与试验结果进行对比。通过对比有拉结和无拉结山墙的加速度反应和位移反应,验证了拉结措施的拉结效果。根据试验结果,结合相似比关系推测原型的层间位移角、周期频率以及扭转信息,评价原型结构的抗震性能。最后,结合规范及规程,提出了木及砖木结构墙体的抗震构造措施,以期提高结构的整体性,延缓墙体的倒塌。
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