村镇建筑低成本隔震技术研究现状与展望

村镇建筑低成本隔震技术研究相对欠缺,工程应用尚少。分析了村镇建筑低成本隔震技术研究现状,探讨了不同隔震措施的构造特点,介绍了基础滑移隔震砌体结构研究概况,重点介绍了近期研究的一种玻璃珠砂浆层基础滑移隔震砌体结构,它由上部砌体结构、上下基础梁、基础梁间低强度玻璃珠砂浆层和基础梁间限位装置构成,其关键技术在于合理设计低强度玻璃珠砂浆层。研发了低强度玻璃珠砂浆制备方法,进行了5种配合比、6种玻璃珠取代率的玻璃珠砂浆3 d强度、7 d强度和28 d强度的试验,分析了玻璃珠砂浆强度随着配合比、玻璃珠骨料取代率、龄期的变化规律;进行了4种配合比、1种典型玻璃珠取代率的玻璃珠砂浆弹性模量试验,研究了其弹性模量与砂浆强度的关系;提出了玻璃珠砂浆层隔震系统的施工工艺。低强度玻璃珠砂浆层基础滑移隔震砌体结构,小震下玻璃珠砂浆层不坏不启动滑移为抗震体系,中震或大震下玻璃珠砂浆层破坏启动滑移为隔震体系;它具有成本低、便于施工、易于推广的特点。在上述分析基础上,提出了村镇建筑低成本隔震技术发展的若干问题。     

设置抗拔型三重摩擦摆隔震支座框架结构地震响应分析

抗拔型三重摩擦摆隔震支座是一种新型隔震支座。以框架结构为例,利用ANSYS软件建立了6层和10层普通抗震结构和带该支座的基础隔震结构模型;通过模态分析,得到了结构的自振周期;通过地震响应分析,提取了6层框架隔震层和顶层的位移、加速度和剪力时程曲线,并提取了不同层数不同结构类型的各层间位移、加速度幅值。结果表明:与抗震结构相比,基础隔震结构周期显著增大;隔震结构的变形主要集中在隔震层,隔震层以上的结构基本为整体平动,结构的地震位移反应得到了有效的减小;采用抗拔型三重摩擦摆隔震支座能降低结构地震加速度反应;设置抗拔型三重摩擦摆隔震支座的多层数隔震结构的能量衰减不如低层数的隔震结构迅速。     

基于Pushover方法的打包带加固砌体结构抗震性能评估

我国砌体结构历史震害严重,为对打包带加固砌体结构的抗震性能进行分析,基于Pushover方法及Abaqus有限元软件,探索简单有效的抗震性能评估方法。首先,以两栋具有实际震害的砌体结构作为研究对象,运用Abaqus软件建立三维有限元模型,并进行Pushover分析,通过与实际震害及动力时程分析结果进行对比分析,验证了Pushover方法用于砌体结构抗震性能评估的可行性。然后,以其中一栋单层砌体结构为对象,进一步研究打包带加固对结构抗震性能的影响。结果表明:多遇地震和设防地震作用下,打包带加固后结构的层间位移角有所减小,打包带发挥了一定作用,但增强效果不够明显;然而,在罕遇地震作用下,打包带发挥了明显作用,结构的抗震性能有明显增强。作为一种简单、廉价、有效的抗震加固方法,打包带加固可以用于村镇砌体结构的抗震加固,特别是可以有效提高砌体结构的抗倒塌能力。     

高层隔震结构非线性地震响应分析及设计方法研究

高层隔震结构的分析理论和设计方法是目前隔震技术向高层建筑推广的2个关键理论问题。本文以高烈度区宿迁市已经竣工的高层隔震建筑阳光大厦为工程实例,对高层隔震结构的非线性地震响应分析方法进行了研究,包括隔震支座竖向不同拉压刚度的模拟、各种类型的隔震支座水平力学特性的准确模拟,以及不同地震动输入方式和输入角度对隔震支座受拉情况的影响分析等;在此基础上,对隔震层的设计方法进行了分析,提出了隔震层设计的基本原则,进而给出了控制隔震层设计的基本指标,包括隔震支座的长期面压、极值面压、隔震层偏心率等;最后,对高层隔震结构的相关构造要求进行了必要的说明。     

隔震建筑概念设计的基本问题

在隔震建筑的设计过程中应首先进行概念设计,在总体上把握隔震结构设计的主要方面。本文论述了隔震建筑概念设计的基本问题。在概念设计阶段,首先应在目标设计概念指导下,综合隔震建筑安全性与投资水平的平衡,确定建筑是采用隔震结构还是抗震结构。在进行隔震设计时,应根据输入地震动的加速度幅值和主频,建筑的允许加速度等值确定隔震结构的固有频率;应根据隔震系数和隔震层的允许位移合理确定隔震层总体刚度的范围。对隔震建筑的上部结构,应选择有利房型,合理布置结构,减小结构的不利地震反应。     

玻璃珠-石墨基础滑移隔震砌体结构工作性能试验研究

为发展村镇地区低层砌体房屋的低成本隔震技术,提出了一种玻璃珠-石墨基础滑移隔震系统,该隔震系统由上下基础梁、玻璃珠-石墨滑移隔震层、上下基础梁间限位装置构成,根据受力需要,可在上下基础梁间设置砂浆棒,以实现对不同烈度区基础滑移启动荷载的有效控制。进行了4个不同构造的玻璃珠-石墨基础滑移隔震砌体墙试件的低周反复荷载试验,基于试验,分析了玻璃珠-石墨基础滑移隔震系统的工作性能、砂浆棒控制作用、墙体滑移滞回性能、限位装置工作性能、墙体承载力和破坏特征。研究表明:玻璃珠-石墨基础滑移隔震系统工作性能良好,能显著减小上部砌体结构所受的地震作用;在隔震系统中加入砂浆棒提高了隔震系统的滑移启动荷载,实现了对滑移启动荷载的有效控制;限位装置可有效地限制滑动位移,同时在大震下限位钢杆有足够的强度,防止上部结构位移过大;达到极限滑动位移后,随着低周反复荷载的继续施加,试件墙体的损伤破坏过程及破坏形态与抗震墙体类似。玻璃珠-石墨基础滑移隔震砌体结构,适于村镇低层房屋隔震设计。     

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。     

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。     

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。     

考虑支座转角的地基不均匀沉降基础隔震结构地震响应分析∗

地基不均匀沉降可能会引起沉降范围内部分隔震支座发生转动,造成隔震层刚度发生变化,进而导致上部结构地震损伤和失效风险增大。针对地基不均匀沉降条件下基础隔震结构地震响应研究,现有成果大都通过施加平动位移进行模拟,并未考虑隔震支座转角的不利影响。为了研究地基不均匀沉降条件下基础隔震结构支座可能出现的转动及其对整体结构地震响应特征影响规律,首先以隔震支座为对象,研究了支座转动变形与叠层橡胶隔震支座水平刚度变化关系,建立了叠层橡胶隔震支座转角与水平刚度变化关系函数;在此基础上系统研究了地基不均匀沉降条件下整体基础隔震结构响应特征,以及基础结构的减震系数变化规律,以期揭示地基不均匀沉降对基础隔震结构地震响应影响机理。结果表明：隔震支座转角变形会引起隔震结构体系地震响应发生显著变化,随着隔震支座转角增大,隔震层水平刚度增大的同时隔震结构体系变形能力减弱,进而造成上部结构加速度响应增大,位移响应减小,导致基础隔震结构水平减震系数增大,减震效果低于预期;当转角接近π/2 时,隔震支座将丧失降低上部结构地震响应的作用,原隔震结构将退化为抗震结构;对于存在地基不均匀沉降的基础隔震结构,应及时采取必要措施控制地震响应,以防范上部结构发生倾覆。     

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。     

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。     

带摩擦阻尼器底部框架砌体减震结构地震响应分析

研究底部框架砌体双功能减震结构在地震激励下的响应。该结构通过在底部框架设置摩擦阻尼器并在框架顶层与砌体底层之间增设隔震层,形成底部框架上部砌体的双功能减震结构。首先针对设置摩擦阻尼器耗能减震结构的地震反应振动方程求解,给出状态方程直接积分法,由此对结构进行地震激励下的响应分析,再与SAP2000软件分析结果进行对比,两者结果吻合较好。另外,采用强制解耦法进行相应计算,并与前述分析进行对比,结果表明强制解耦法对求解结构第一、二阶振型反应偏差较小,但对于求解高阶振型存在较大偏差,且强制解耦法高估了结构的减震效果。研究结果表明,这种新型减震结构具有良好的减震性能,采用状态方程直接积分法对该结构的分析具有较强的实用性。     

填充墙对底框结构地震反应的影响

为研究填充墙对底层框架多层砌体房屋地震反应的影响,以典型的填充墙-底层框架多层砌体房屋为基础,建立有限元计算模型并进行了弹塑性动力时程分析。根据不同模型的计算结果以及填充墙的刚度和强度,分析了填充墙对底层框架多层砌体房屋自振周期、地震作用下房屋整体变形、底层框架的损伤以及填充墙与底层框架相互作用的影响。计算结果表明:填充墙对房屋整体地震反应产生明显影响,其影响不能忽略。在上部砌体结构质量和刚度不变的情况下,结构自振周期随着填充墙刚度的增加而降低;随着填充墙与底层框架之间连接作用的增强,结构整体的变形减小,底层框架的损伤增大。当填充墙与底层框架之间采用弱连接时,采用强度较高的填充墙可以提高结构整体的变形能力,从而提高结构整体的抗震能力。     

不同地震烈度下结构破坏过程仿真

为了更好地研究地震烈度对结构破坏的影响及震害规律,运用LS-DYNA软件对Ⅷ度区和Ⅸ度区的底层框架砌体结构进行了由损伤至倒塌破坏的全过程的模拟,研究结果表明:在罕遇地震烈度情况下,Ⅸ度区的结构要比Ⅷ度区的结构出现破坏的时间早,并且要比Ⅷ度区的破坏严重。对比时程分析的结果,位移要滞后于加速度,但地震过程中结构的动力反应趋势大致相同。该成果反应了不同烈度下结构的地震反应特征,仿真结果和真实倒塌过程吻合较好。     

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。     

地震中造成建筑物毁损的耦合效应

通过对北川地震灾区损毁建筑物的实地调查,指出震区建筑物毁损是由地质背景条件、建设场区地基土特性及建筑施工技术等多种因素的耦合效应造成的.地震诱发滑坡、崩塌、砂七液化等次生地质灾害造成建筑物场区失稳、失效,是震区建筑物毁损的重要原因.震区房屋毁损的特点是砖混结构和复杂建筑破坏严重,框架结构房屋和建筑幕墙等其他建筑破坏各有特点.在综合分析使建筑物毁损的耦合效应的基础上,提出了提高震区设防烈度、科学选址及吸收国内外先进抗震经验的思路,为灾后重建工作积累科学资料.     

铅芯橡胶支座参数变化对大跨空间网架水平隔震效果的影响

提出在上部空间网架结构和下部支撑结构之间应用铅芯橡胶支座设置水平隔震层,可以有效地减小空间网架结构的水平地震响应。采用非线性时程分析方法计算了某大跨空间网架结构采用铅芯橡胶支座水平隔震前后的地震响应,研究了铅芯橡胶支座对网架结构水平隔震效果的主要影响参数,并详细分析了铅芯橡胶支座屈服力、屈服前刚度和屈服前后刚度比等三种设计参数的变化对水平隔震效果的影响规律,在此基础上给出了网架结构的水平隔震设计建议。     

多层砌体房屋震害预测分析

对目前我国房屋建筑中一种最为广泛应用的结构形式房屋——多层砌体房屋进行震害预测分析研究,简要介绍六种常用的多层砌体震害预测方法,易损性概率分析法或称为半经验半理论法、强度判别法、延性系数判别法、模糊类比法、人工神经网络法和结构理论计算法,在详细调查房屋基本情况的基础上,综合考虑以上几种方法,提出相应的震害预测的分析方法。对郑东新区砌体房屋进行震害预测,做出该地区的震害矩阵,并给出该地区砌体房屋在地震作用下的破坏程度及相应震害面积。     

大型变电站在近断层地震动作用下的地震反应分析

结合近断层地震动特征,针对我国变电站量大面广的特点,建立了考虑变电站主体结构-电气设备相互作用的三维动力分析模型;选取多条实际近断层地震动记录作为地震动输入,采用非线性动力时程分析方法对大型变电站进行地震反应分析,并与远断层地震动作用下的地震反应结果进行了对比分析。结果表明,大型变电站在近断层地震动作用下的地震反应大于远断层地震动作用下的结果,该类建筑物对近断层地震动的作用较敏感,近断层处变电站的地震破坏影响程度更大。此外,还分析了近断层地震动作用下采用隔震技术的变电站地震反应,发现其抗震性能优于未采用隔震措施的变电站,即隔震技术适用于建造在近断层附近的变电站。