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。     

基于OpenSees的火灾下钢结构连续性倒塌分析

主要研究了火灾下平面钢框架的连续性倒塌模式和机制。应用OpenSees软件,对某5跨8层平面钢框架结构模型进行数值分析,研究了荷载比、梁柱刚度比和火灾场景对结构倒塌模式的影响。结果表明,随着荷载比的增大,结构倒塌模式由侧向倾倒式倒塌变为整体下沉式倒塌;当梁柱刚度比较小时,由于梁的悬链性效应,使结构发生偏向受火开间的侧向位移直至倒塌(弱梁机制),当梁的刚度比较大时,破坏首先发生在框架底层柱,结构呈整体下沉式倒塌(强梁机制);火灾中水平和竖向分布易分别引起结构局部和整体的倒塌。     

泸定6.8级地震农村居住建筑震害调查与分析∗

2022 年 9 月 5 日,四川省泸定县发生了 6.8 级地震,对泸定、石棉、汉源等地区的农村建筑造成严重影响。为了分析农村建筑的震害,对评估烈度为Ⅵ~Ⅸ度区域 12 个乡镇 35 个地点的农村建筑进行了现场调查,总结了砖砌体结构、木结构、石结构和生土结构的典型震害特征,并对 4 种结构的震害等级进行了统计和分析。结果表明：砖砌体结构房屋的严重破坏及倒塌占比为 4.2% 和 3.3%,且与构造措施有很大关系,未经正规设计且缺乏构造措施的砌体结构出现屋面破坏、局部甚至整体倒塌,但设有构造措施的砌体结构房屋保存较好;木结构建筑整体受损较轻,但由于本次泸定地震的竖向作用强烈,木屋盖破坏较为严重;石砌体结构和生土结构房屋,发生严重破坏和倒塌的比例较高,严重破坏占比分别为 7.2% 和 5.1%,倒塌占比分别为 10% 和 7%,破坏最为严重。山体滑坡、落石等次生灾害对建筑造成不同程度的损坏,是此次泸定地震的特征之一。针对此次泸定地震的破坏特征,建议农村建筑落实抗震措施,引入适用的新工艺;灾后恢复过程中,以房屋震损程度评估为基础,重建与加固相结合;同时,建议注重农村规划、选址的研究,降低地震次生灾害破坏;应当进行抗震科普宣传,加强农村工匠培训。     

多层混凝土框架工业厂房震害预测

近年来,由于我国地震的频频发生,部分钢筋混土框架结构的严重破坏和倒塌,特别是许多工业厂房,虽然是严格按照国家规范设计建造的,但是在罕遇地震作用下,该类厂房仍然受到了较大的破坏[2]。对单体多层混凝土框架工业厂房震害预测的步骤进行了简述,并结合某开发区一个算例进行了对比分析,针对多层混凝土框架工业厂房的特点,提出抗震设计建议,为抗震设计、加固提供一定的借鉴作用。     

考虑耦合地震作用的底层柔性结构体系振动控制

为了减小底层柔性结构的地震反应,防止结构因底层位移过大而倒塌,提出了一种底层柔性结构减震控制体系,在柔性底层安装磁流变阻尼器对其实施半主动控制。考虑到竖向地震的不利影响,建立了结构在双向耦合地震作用下的动力分析模型和振动控制方程,采用LQR控制算法对结构进行地震反应分析。研究表明,在无控情况下,结构的位移主要集中在底部柔性层;实施半主动控制后,结构的底层位移、顶层位移、各层加速度和倾覆力矩均明显减小,其中底层位移减小60%以上。在耦合地震作用下结构的地震反应比单纯水平地震作用下有所增加,以倾覆力矩的增加最明显,因此在高烈度地区应该考虑竖向地震对结构的影响。层间刚度比对结构的控制效果也会产生较大的影响,结构层间刚度比的确定应该在底层位移、顶层加速度和倾覆力矩之间权衡考虑。考虑土与结构相互作用会使结构的控制效果降低。     

江苏农居建筑结构特征及抗震性能分析

开展了江苏农居建筑现场抽样调查及结构特征分析,总结了江苏1970年以来中强有感地震中典型建筑震害特征,并针对江苏现今农居典型结构开展了抗震性能及震害预测分析。结果表明:①江苏农居建筑结构类型以未设防砖混和砖木结构为主,以多层砌体和单层民宅居多。②位于6度区范围,土木结构建筑整体表现为中等—严重破坏,砖木结构建筑整体轻微—中等破坏,砖混结构整体基本完好;位于7度区范围,土木结构建筑整体严重破坏,砖木结构建筑整体中等—严重破坏,砖混结构轻微—中等破坏;位于8~9度区范围,土木和砖木结构建筑整体严重破坏—毁坏,砖混结构建筑整体中等—严重破坏,框架结构建筑整体基本完好或轻微破坏;位于10度区范围,框架结构建筑整体将中等破坏—严重破坏,其他结构建筑整体严重破坏甚至毁坏。③农居自建房时减少楼层层数、增加基本抗震设防措施,能有效减小建筑物整体震害指数。此外,建设和推广具有抗震设防措施的集中住宅区,能有效提高农居建筑整体抗震性能。     

RC框架结构地震破坏机理与抗倒塌研究现状与展望∗

多层钢筋混凝土(RC)框架结构地震破坏机理与抗倒塌设计理论一直是地震工程领域的研究热点。聚焦砌体填充墙对结构破坏模式的影响,从地震倒塌机理、结构破坏模式与成因剖析、抗地震倒塌设计理念3个方面对国内外开展的多层RC框架结构抗震研究进行了梳理、总结。结果表明:地震作用下实际工程及实验室模型难以出现设计预期的"强柱弱梁"破坏,设计细节和非结构构件均影响结构的地震破坏模式;改善填充墙与周围框架连接方式、增设翼墙或设置柔性填充墙一般均能保证结构的抗倒塌性能。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

支撑布置对火灾下钢框架结构抗连续性倒塌性能影响研究

研究了支撑布置对火灾下钢框架结构抗连续性倒塌性能的影响。考虑水平和竖向两种支撑布置形式,前者沿水平向布置在结构顶部,后者布置在结构各楼层,分别考虑其布置在结构边缘或者内部的情况。应用OpenSees软件对某7跨8层平面钢框架结构模型进行了数值分析。结果表明,火灾下结构倒塌始于受火柱的屈曲,该局部破坏向周边传播,导致整体结构下沉式倒塌或侧向倾覆式倒塌。竖向支撑可有效抑制结构的侧向倒塌,但容易导致底层柱的依次屈曲,不建议单独使用;通过将竖向支撑布置在结构内部,可有效阻止破坏向周边结构传播;水平支撑通过平均分配各柱轴压力,有效抑制周边柱的压曲,但容易造成结构局部或是整体侧向倒塌;同时应用两种支撑可有效提高结构抗倒塌性能。     

结合脉动测试的金刚宝座塔地震反应分析及震害预测

为了研究内蒙古呼和浩特市慈灯寺金刚宝座塔的抗震性能,测试了金刚宝座上五座小塔的动力特性,并建立数值模型计算结构的动力特性。通过动力特性比较,确定了结构整体等效弹性模量,输入调幅后的三向EL-Centro波计算古塔的地震反应,输出古塔各层应力响应、弹性位移响应、最大层间位移角以及塔底加速度时程。结果表明:中塔的水平剪应力在塔体中部最大,中塔竖向正应力、边塔水平剪应力和竖向正应力在塔体底部最大;层间位移值在塔体顶部最大,中塔和边塔的结构薄弱层分别为4层与顶层以及底层与顶层。慈灯寺塔在8度多遇地震下塔体基本完好,在8度罕遇地震下塔体上部将产生严重破坏。设置金刚宝座降低了各小塔的振动频率,加大了塔体底部的加速度幅值,不利于古塔的抗震性能。     

板式楼梯连接方式对RC框架结构的抗震性能影响

利用有限元软件SAP2000,分别对是否考虑楼梯间参与建模、梯间框架角柱加强、采用滑动连接和增设梯柱方案等5种模型进行静力弹塑性分析,从结构的性能点、层间位移角、刚度退化、屈服机制等多个角度研究上述因素对框架结构抗震性能的影响方式和规律。结果表明:梯间框柱加强和放式连接均可增大结构的延性,而滑动连接的增幅最大,同时对结构性能点的影响也最显著;对比各结构的刚度退化现象,滑动连接在保持结构抗侧刚度稳定方面效果良好;屈服机制方面,抗式连接中的楼梯间受损严重,同时,增设梯柱方案中梯柱的严重破坏,可能导致楼梯间倒塌,而滑动连接效果较为理想,但需对相关构件进行加强。     

汶川地震后绵竹、都江堰市房屋震害调查与分析

依据笔者在四川省绵竹市、都江堰市参加建设部组织的汶川地震震后房屋应急评估所取得的资料,对该次地震造成的建筑结构破坏进行了分析,从砖砌体结构、混凝土框架结构、构造问题以及设计与施工缺陷4个方面,论述了各种破坏的形态与成因,讨论了现行设计方法中存在的问题,提出了相应的改进建议。主要结论有:砌体结构的底层墙体强度不足、开间过大、形体复杂是导致其破坏的重要原因,在设计中,应适当提高砌体结构底层墙体的强度,控制房屋的开间,加强形体变化部位;砌体结构的窗下墙应作为连接墙肢的连梁考虑,可以将其设计成抗震设防的第一道防线;框架结构设计中,应考虑框架与填充墙的相互作用,考虑楼梯斜梁或斜板参与结构的整体受力;在现行规范要求的基础上,要适当增加框架柱的截面,节点附近的箍筋应采用焊接封闭箍或螺旋箍;应加强非结构构件的连接与锚固;对乡村房屋建设应予以监管,杜绝结构体系不明确的房屋出现。     

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。     

玉树7.1级地震学校建筑震害分析

2010年4月14日青海省玉树县发生了Ms7.1级地震,造成了大量学校建筑的严重破坏甚至倒塌。通过对玉树地震学校建筑震害的调研,进行了不同类别建筑结构震害指数与破坏机理的研究。研究结果表明,震害指数由低到高的结构依次为混凝土框架结构、实心砖混结构、砖木结构、空心砖混结构和土木结构。混凝土框架结构要严格按照强柱弱梁的抗震概念进行设计,加强填充墙与框架柱的连接;实心砖混结构、空心砖混结构应设置构造柱、圈梁、预制楼板拉结筋,增强房屋抗倒塌能力;空心砖混结构还要在砌块内腔配置足量的钢筋,提高砂浆强度;土木结构、砖木结构应从建筑材料、构造措施等方面予以加强。要研究适合当地特色的新型结构抗震体系,提高结构的抗震性能。     

芦山地震单开间砌体结构房屋震害特征∗

4.20芦山地震灾区临街自建单开间砌体结构房屋震害特别严重,本文基于现场调查研究该类特殊房屋的建造习惯、震害特征与损伤机理,研究表明:单开间砌体房屋是芦山地震灾区等四川小城镇比较常见的临街建筑模式,其平面狭长,建造随意,结构体系不合理,构造措施不到位,抗震能力弱;芦山地震地震烈度8、9度灾区单开间砌体房屋底层纵墙剪切破坏,普遍出现严重的贯通整片墙体的斜裂缝或X形裂缝。底层前部房间横墙无纵向支撑,独立墙段过长,横墙压弯破坏出现贯通整片墙体的水平裂缝,并且墙体外鼓;结构刚度中心与质量中心严重偏离,房屋扭转震动加剧墙体裂缝开展,相邻建筑反复碰撞作用是上部楼层震害的主要原因;鞭梢效应加重突变楼层结构损伤,引起出屋面附属建筑严重破坏甚至倒塌,横墙端部剪切断裂乃至溃散。据此,提出了既有单开间砌体房屋加固工作的建议。     

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。