【碩士】芯柱式構造柱約束砌體結構振動臺試驗研究

內容簡介

　　摘要：2008 年5.12 汶川地震中，村鎮(zhèn)砌體結構房屋大量倒塌，造成巨大的財產損失和人員傷亡。由于缺少相關抗震措施，村鎮(zhèn)建筑歷來是我國抗震防災的薄弱環(huán)節(jié)?！　鹘y(tǒng)的構造柱圈梁技術是提高砌體結構房屋抗震性能的有效抗震措施，但在村鎮(zhèn)建筑中卻由于條件限制沒有得到普及且難以保證使用質量?；诖彐?zhèn)建筑的實際修建情況，所在研究小組提出了芯柱式構造柱技術，但尚缺乏芯柱式構造柱約束砌體結構房屋的整體抗震性能的研究。本文采用足尺比例，設計了一幢雙層、雙開間、單進深芯柱式構造柱約束燒結多孔磚砌體結構模型，進行了振動臺試驗。　　主要開展了以下研究工作：　?、?廣泛搜集了國內外關于砌體結構振動臺試驗的相關文獻，對振動臺試驗的試驗目的、模型相似比例、試驗對象選?。嫾?，單元或結構）、量測方案、地震波選取和加載制度的確定等方面做了較為詳細的綜述?！　、?設計振動臺試驗方案，并完成模型結構施工、數采系統(tǒng)接線安裝等工作，對模型振動臺試驗過程和試驗現(xiàn)象進行了詳實描述?！　、?利用白噪聲工況數據，對結構的動力特性，包括自振頻率、阻尼比、振型、剛度等進行了分析，考察了芯柱式構造柱約束砌體結構的動力特性隨試驗加載進程的變化?！　、?通過鋼筋應變、砌體墻面應變、構造柱預制塊表面應變的分析，確定各工況結構各部位所處應力狀態(tài)，分析各部件在地震荷載下發(fā)揮的作用?！　、?為深入探討結構的加速度反應，分析了底板與臺面加速度傳遞的有效性、研究了各層加速度放大系數、等效地震力的分布情況。通過對等效地震力的計算，研究了結構層剪力和剪重比分布，探討了基底的剪應力狀態(tài)。分析并給出了結構的扭轉加速度反應?！　、?深入研究了模型結構的位移反應，分析了層間位移情況并繪制了結構的層間位移曲線。通過計算，考察了結構的扭轉位移情況。提取了結構第一振型對應的加速度-位移滯回曲線，分析了結構的耗能情況?！　⊥ㄟ^試驗和對結果的分析表明：　?、?芯柱式構造柱作為一種新型的的抗震措施，能使其約束的砌體結構具有良好的抗震性能，改善了砌體結構的變形能力和耗能能力，在9 度罕遇地震作用墻底部出現(xiàn)水平通縫后，芯柱式構造柱保持了結構的整體性，保持了基底的抗剪能力，保證了結構在9 度罕遇地震下不發(fā)生因基底剪切失效引起滑移和傾覆。免結構出現(xiàn)離析崩塌，達到了9 度設防水平的“小震不壞，中震可修，大震倒”的抗震設防目標?！　、?隨著輸入地震動的增大，模型結構Y 向、X 向自振頻率分別減小4.75%，1.76%。Y 向和X 向第1 振型的模態(tài)阻尼比變化不大，大致處0.011~0.016 范圍內，Z 向阻尼比約為0.0013。Y 向和X 向初始振型略呈彎曲型，隨加載向剪切型轉變?！　、勰Ｐ徒Y構在地震作用下的二層扭轉反應大于一層。三向地震動作用下使模型的扭轉加速度反應急劇增大。模型結構的扭轉位移和扭轉角總體較小，在9 度遇地震動連續(xù)激振過程中，最大扭轉角為7×10−4 弧度。　?、苣Ｐ徒Y構峰值層間位移隨地震動峰值加速度的增加而增大。結構層間位移角峰值總體較小，最大值僅為1/625。　?、輳募铀俣?位移滯回曲線分析得出：人工波在結構第一自振頻率附近攜帶能量大于天然波；底層結構在第一振型分量中消耗的能量大于第二層；由于扭轉成分的存在，二層在較大地震動輸入，尤其是在三向地震動輸入時，滯回曲線出現(xiàn)扭曲，且包絡面積相對較大，扭轉消耗的能量部分大于底層?！　?

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