村镇建筑装配整体式配筋砌体结构的抗震性能研究

为解决村镇建筑抗震设防水平低和施工不规范等问题,以陕西关中地区的村镇建筑为研究对象,提出适用于村镇建筑的新型砌块型式及整体式配筋砌体结构。首先根据所提出砌块的材料特性,对比分析了新型装配整体式砌块墙体与传统砖砌块墙体的承载能力和刚度退化能力,发现新型砌块墙体的整体性好、刚度退化率小及变形能力强;其次对典型村镇装配整体式配筋砌体结构开展了非线性时程反应分析,并与普通砖砌体结构进行了对比,根据二者周期值、底部剪力、层间位移角和损伤值等计算结果可知,所提出的村镇装配整体式配筋砌体结构具有刚度及应力均匀、层间位移较小、损伤程度小、承载能力大等特点,具有良好的抗震性能,加之该类装配式砌体结构砌筑方式简便,有利于在村镇建筑中大力推广使用。     

HFMRPC面层加固带窗洞口砌体墙抗震性能试验研究∗

为了研究混杂纤维改良活性粉末混凝土（HFMRPC）不同方式加固构造柱约束带窗洞口砌体墙的抗震性能, 对 1 面作为对照组的未加固带窗洞口的砌体墙和 3 面分别通过单面加固、双面加固和双面窗间墙加固的砌体墙进行低周往复荷载试验。分析对比了构造柱约束带窗洞口砌体墙的破坏模式、承载能力和位移延性等抗震性能。试验结果表明：HFMRPC 面层与砌体墙有良好的粘结能力,通过面层加固后能提升墙体的整体性并且形成有效约束;HFMRPC 面层加固后显著提升了砌体墙的承载能力、能量耗散,延缓了墙体的开裂和刚度退化;通过试验结果和理论分析提出了构造柱约束的带窗洞口砌体墙的抗剪承载力计算公式。     

BFRP‑FRCM加固砌体填充墙抗爆性能试验研究∗

砌体填充墙在爆炸荷载作用下会发生破坏，甚至会出现碎片飞散等现象，从而造成人员伤亡或设备损坏。为了提高砌体填充墙的抗爆性能，提出采用玄武岩纤维网?纤维增强水泥基（BFRP?FRCM）复合层加固砌体填充墙， 并通过现场爆炸试验研究复合层对砌体填充墙的抗爆加固效果，从破坏模式、碎块分布、位移响应和反射超压响应等角度对比分析了不同比例距离、加固方式砌体填充墙的抗爆性能，探究了 BFRP?FRCM 复合层对砌体填充墙的抗爆加固机理。结果表明：BFRP?FRCM 加固能够有效减弱砌体墙在爆炸荷载下的破坏程度，迎爆面加固减小了砌体墙灰缝脱落范围、爆炸碎块的数量和飞行距离，但砌体墙的残余位移较大；背爆面加固对其位移的限制效果更好，墙体无碎块飞散现象；双面加固显著提高砌体墙的抗压和抗弯承载力，墙体的峰值位移和残余位移最小，即便在比例距离较小时，双面加固后仅在砌体墙中心部位出现局部变形及细小裂缝，并未出现碎块散落现象；引入冲量和强化参数分析不同加固方案对砌体墙抗爆性能提升的影响，在相同比例距离情况下，未加固墙体与加固墙体的反射超压和冲量大致相同，但 BFRP?FRCM 加固能够提高砌体墙的强化参数。     

钢-聚合物砂浆加固震损后砌体结构振动台试验研究

提出了一种适用于砌体结构的新型钢-聚合物砂浆组合加固方法,为研究该方法加固震损后砌体结构的抗震性能,设计了2层1/2缩尺振动台试验模型,对加固前(M1)试件和加固后(M2)试件进行振动台试验,对比分析了试件M1,M2的动力特性、加速度反应、位移反应和破坏形态。试验结果表明：采用钢-聚合物砂浆加固法可有效提高震损砌体结构的抗侧刚度,限制塑性损伤的发展,有效提高了震损后砌体结构的抗震性能。加固后试件(M2)一层变形较小,承载力主要由原结构墙体及砂浆面层提供,不同部位钢丝及洞口槽钢应变均处于较低水平,表明结构一层仍具有较高承载力安全储备。     

无砂浆自嵌固砌体墙体抗震性能分析

提出了一种无砂浆自嵌固的砌体结构形式,主要目的是用于建造村镇低层住宅。通过合理的嵌固和填充设计,使这种新型砌体结构在保证足够抗震性能的同时,尽量降低结构造价,增快建设速度,同时降低对工人技术的依赖,特别适合我国经济不发达地区的村镇房屋建设。提出了水平、竖向都可以自嵌固的混凝土砌块。对砌块的抗压、抗剪强度,进行了数值计算,对3个不同高宽比的顶部受重复侧向位移作用的砌体墙进行了数值模拟。研究表明,该类砌体结构有良好的抗震承载能力和一定的变形能力。     

HFMRPC加固不同高宽比砌体窗间墙抗震性能试验研究∗

目前广大农村地区拥有大量不符合抗震要求的砌体结构房屋,因此,针对老旧砌体结构房屋进行加固是一门值得研究的课题。为了研究混杂纤维改良活性粉末混凝土（HFMRPC）加固不同高宽比砌体窗间墙的抗震性能,对 1 面作为对照组的未加固砌体墙和 3 面不同高宽比的面层加固砌体墙进行了低周往复荷载试验。对比分析了 4 面墙体的破坏模式、滞回曲线和骨架曲线等抗震性能指标。试验结果表明：HFMRPC 面层加固能够有效提高墙体的承载能力,峰值荷载提高约 42%;HFMRPC 面层对砌体窗间墙具有良好的约束作用,能够有效提升墙体的延性,延性系数提升约 199%;HFMRPC 面层加固后墙体耗能能力显著提升,累积耗能约提升 98%;高宽比是影响墙体破坏模式的重要因素,随着高宽比的减小,砌体墙的承载能力提高,试件的破坏模式趋向于脆性破坏,相反随着高宽比的增大,砌体墙的耗能能力提高,试件趋向于延性破坏。根据试验结果进行了墙体抗剪、抗弯承载力计算分析,并提出了适用于 HFMRPC 面层加固的抗剪承载力计算公式,可为实际工程应用提供理论基础。     

多层砌体结构底部加强层概念与抗震设计理论研究

根据砌体房屋震害调研和相关振动台试验现象分析,地震作用下砌体结构的严重破坏、倒塌多集中在底层,底层倒塌后引起上部楼层连续倒塌,现行砌体结构抗震设计方法及理论研究工作均缺乏底部加强层抗震设计概念。为进一步提高多层砌体结构的抗震能力,减小结构底层严重破坏及整体倒塌的风险,参考钢筋混凝土剪力墙结构、配筋砌块砌体抗震墙结构等结构体系的底部加强部位抗震设计理论,提出了多层砌体结构底部加强层概念,从抗震等级划分、底部加强层范围和层高限值、剪力设计值放大、底层轴压比限值、构造柱布置及侧向刚度比控制共6部分对多层砌体结构底部加强层抗震设计概念进行了研究和细化,并通过算例分析验证了兼顾底部加强设计与控制侧向刚度比的可行性。多层砌体结构底部加强层抗震设计理论的提出,对于减轻大震下多层砌体结构底层破坏的严重程度、降低砌体结构整体倒塌风险具有十分重要的理论意义与工程应用价值,研究成果可供砌体结构设计与相关规范修编参考。     

适用于区域震害模拟的混凝土高层结构损伤预测方法

城市区域高层结构的地震损伤模拟有着重要的意义。考虑到当前适用于区域高层结构地震损伤预测的研究较少,提出了一套适用于区域震害模拟的高层结构地震损伤预测方法。该方法以弹塑性弯剪模型时程分析得到的结构响应结果为基础,是一套基于构件损伤的结构损伤预测方法。本方法将高层结构中的抗侧力构件分为层间位移角敏感型构件和曲率敏感型构件。对于层间位移角敏感的框架以及连梁构件,分别给出了基于位移限值的损伤预测方法;对于曲率敏感的剪力墙墙肢构件,提出了基于构件能力曲线关键点的损伤预测方法。为了验证所提的损伤预测模型,对5栋高层结构开展了对比分析。将提出的方法与精细有限元模型进行了对比,结果表明所提区域高层结构损伤预测方法能较好地预测高层结构中各构件的损伤程度。最后对北京CBD高层区域进行了模拟,进一步展示了所提方法的效果。     

采用预制RC墙片双面加固的砌体墙片试验研究

以校舍建筑及多层办公建筑等采用大开间带洞口的砌体结构为研究对象,研究了基于装配式技术的砌体结构加固方法。为了降低现场的施工量,加快加固工程进度,采用预制钢筋混凝土墙片对原有砌体墙片进行双面外贴加固,并用销键、灌浆、后浇带等连接方式保证砌体墙片与预制钢筋混凝土墙板的协同工作。为了研究加固后砌体结构的抗震性能,进行了纵墙、加固纵墙、带构造柱纵墙和加固带构造柱纵墙模型的对比试验,分析了各试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化和耗能能力等抗震性能指标。结果表明:3种连接方式可有效保证预制钢筋混凝土墙板与砖墙的连接,使其具有良好的共同工作性能,采用预制钢筋混凝土贴墙墙板的加固方案可以显著提高砌体结构的抗震性能,强度提高3~5倍,刚度提高4~5倍。     

基于IDA的西藏典型单层砌体结构地震易损性研究

为了进一步研究西藏地区典型单层砌体结构的抗震性能,基于振动台试验数据和增量动力分析（IDA）对其进行了地震易损性研究。首先,建立了试验原型结构的有限元模型,并从动力特性、加速度反应和结构损伤等方面与振动台试验对比分析,验证了有限元模型的可靠性;其次,以地震动峰值加速度和最大层间位移角分别作为地震动强度参数和结构性能参数,对结构进行了增量动力分析;最后,以增量动力分析结果对结构进行了地震易损性分析,评估结构各损伤状态的超越概率。结果表明,该结构在4种极限状态所对应的峰值加速度分别为0.265、0.566 g、0.736 g、0.862 g,均大于IX度区的抗震设防要求,并且表现出较低的失效概率以及较好的抗倒塌性能,证明了该砌体结构的安全性,能满足规范中的抗震设防目标。     

汶川地震砌体结构的震害与改进砌体结构抗震性能的途径和方法

介绍了汶川8级地震中砌体结构房屋的震害情况,归纳分析了砌体结构房屋在地震中的震害特征及其原因,总结出了砌体结构抗震"选材合理、整体设计、注重细节、确保质量"的总体原则,提出了采用"高宽比"来设计窗间墙的宽度、房屋底层中部加设圈梁的建议,讨论了采用隔震技术、墙体开缝耗能、"隐形构造柱"和"捆绑"抗震、设置减震缝及耗能砂浆抗震技术来改进砌体结构抗震性能的新途径和新方法,最后对砌体结构的发展提出了建议。     

爆炸荷载作用下砌体结构响应的有限元分析

对墙体模型进行简化,用单个混凝土砖块宽度的墙来代替所要分析的整面墙,并采用有限元分析软件LS-DYNA对砌体墙的破坏模式进行数值模拟分析。LS-DYNA的数值模拟结果显示,混凝土砌体墙在不同爆炸荷载作用下会发生不同程度的破坏,破坏的产生首先从墙体中部开始;随着爆炸荷载峰值的提高,砌体墙的破坏逐渐由中间向两端发展,当爆炸荷载峰值压力达到0.36 MPa及以上时,墙体会发生破坏,有块体飞出,并在重力作用下发生倒塌。数值模拟的结果与文献提供的试验结果比较吻合。     

邀山阁游客流量控制研究

邀山阁是一座4层砖石结构楼阁,目前西北角墙体倾斜严重且墙体、石柱存在竖向裂缝。基于保护邀山阁的需要,应用等效体积单元(RVE)进行墙体的有限元分析,通过调整弹性模量和优化有限元模型来模拟砌体带裂缝时的工作状态;在应力值及其变化值比较大的关键部位选取了26个控制点,进行应力包络分析;在合理的安全系数和游客荷载最不利工况下,得到了邀山阁游客的合理控制数量。本研究将有益于古建筑的长期保护和合理开发利用。     

汶川地震后砌体结构房屋震害调查分析

2008年5月12日汶川8.0级地震后,根据四川省什邡市5幢砌体结构房屋震害的现场检测记录,以案例形式比较了房屋不同的结构形式、墙体布局、层间刚度比、构造柱设置、悬挑阳台、变形缝和选址等概念设计因素对结构抗震性能的影响,分析了结构发生各种损坏的原因,并对砌体结构房屋抗震设计提出建议。     

底部开缝预应力剪力墙结构力学性能的有限元分析

根据现浇混凝土结构与装配混凝土结构的耗能特点,建立了底部开缝后张拉预应力摇摆剪力墙结构模型,并采用数值模拟方法研究其抗震耗能性能,分析分布钢筋、预应力水平、轴压力等参数对其力学性能的影响,并与同类型整体现浇剪力墙进行了对比分析。结果表明:底部开缝后张拉预应力摇摆剪力墙结构具有一定的耗能能力,虽然相对于现浇剪力墙结构,其承载力较低,但变形能力较强,墙体损伤和残余变形较小,并且具有较好的自复位能力。     

高强钢绞线-聚合物砂浆加固低强度砖砌体的试验研究

提出了采用高强钢绞线-聚合物砂浆技术对低强度砖墙进行抗震加固的方法,通过一片采用高强钢铰线-聚合物砂浆面层加固的墙体和一片未加固的对比墙体的低周反复荷载试验,对该加固方法进行了检验。详细地分析了这两片墙体的破坏形态、极限承载力、滞回特性、耗能能力及刚度退化等抗震性能,并提出了加固墙体的抗剪承载力计算公式。研究结果表明,高强钢绞线-聚合物砂浆加固方法能有效地提高墙体的极限承载力,改善墙体的延性和刚度退化,并提高墙体的能量消耗能力,从而提高墙体的抗震性能。     

考虑玻璃结构的上海中心大厦幕墙大震弹塑性分析

常规的幕墙抗震设计,往往只考虑玻璃质量对幕墙整体的影响而忽略玻璃刚度,将玻璃结构转化为等效质量施加于幕墙支撑结构进行抗震分析。然而,当幕墙结构承受大震作用时,幕墙支撑结构已进入塑性状态,将产生较大变形,此时玻璃刚度将在一定程度上影响幕墙整体刚度。尤其是对于复杂的超高层幕墙结构,玻璃刚度对幕墙整体刚度的影响具有一定的未知性,需要深入研究。针对这一问题,本文依托上海中心大厦幕墙结构,研究了考虑玻璃结构的幕墙大震下的弹塑性响应,并将其与未考虑玻璃结构的响应进行对比分析。结果表明,玻璃结构对建筑主体结构影响较少,对幕墙结构层间位移角抑制明显,从而减少了支撑结构内力;对高楼层,加速度放大系数有一定抑制作用,但对低楼层,加速度放大系数抑制作用有限。     

基于可靠度和性能的结构整体地震易损性分析

地震风险分析包括地震危险性分析、地震易损性分析和地震灾害损失评估3个方面，其中，地震易损性分析可以预测结构在不同等级地震作用下发生各级破坏的概率，因此对结构的抗震设计、加固和维修决策具有重要的应用价值。传统的结构地震易损性分析主要采用经验方法或蒙特卡洛模拟法绘制地震易损性曲线。首先介绍地震风险分析的基本原理，然后提出结构整体地震易损性的概念，针对传统方法存在的问题，将结构的可靠度方法与基于性能的抗震设计理论结合起来，提出了基于可靠度和性能的结构整体地震易损性分析方法，并采用有限元可靠度方法进行了结构地震易损性的计算。以结构的最大层间相对变形作为整体性能指标，对某5层2跨钢框架结构进行了地震易损性分析，绘制了其在不同地震作用下对应不同性能水准要求的地震易损性曲线。     

洞庭湖区空斗墙建筑抗震性能实测及数值模拟

通过现场实测及数值模拟对洞庭湖区典型空斗墙建筑的抗震性能进行了研究。研究结果表明:数值模型能很好地反映实际结构的动力特性。时程分析结果表明,在保证材料强度的情况下,洞庭湖区典型空斗墙建筑可满足我国抗震规范7度(0.10g)多遇地震的设防要求,其中柔性楼屋盖空斗墙建筑更是可基本达到7度(0.15g)多遇地震设防要求;柔性楼屋盖空斗墙建筑的抗震抗剪承载力比半刚性楼屋盖空斗墙建筑的要高23.1%;眠砌构造柱可提高半刚性楼屋盖空斗墙建筑抗震抗剪承载力5%。