輕型木結構房屋抗震性能研究.pdf

1、本文以國內首例足尺輕型木結構房屋的振動臺試驗為研究核心，在釘連接、剪力墻和房屋整體等三個層面利用試驗研究和模擬分析兩種方法對輕型木結構房屋的抗震性能進行了系統(tǒng)的研究。主要研究內容、方法和結論如下： 1.釘連接的單向和反復荷載試驗表明其荷載位移曲線具有高度的非線性、捏縮、強度折減和剛度折減等特性；Foschi指數(shù)型的骨架曲線和Johnn滯回規(guī)律組成的恢復力模型能夠較準確地反映釘連接的這種特性。 2.通過6片足尺木框架剪力墻

2、試件的單向和反復荷載試驗，研究了豎向荷載、翼緣墻體、墻角錨栓和洞口尺寸對剪力墻的性能的影響，研究結果表明豎向荷載可以起到“類似墻角錨栓”的作用，從而較大幅度地提高墻體的抗剪強度、彈性抗側剛度和滯回耗能；翼緣對于墻體的結構性能有所提高，但幅度不大；門窗洞口會提高墻體的極限位移和耗能。 3.Johnn用戶自定義單元中引入了定向耦合彈簧對和多種恢復力模型，能夠很好地模擬面板釘連接的各種特性。采用ABAQUS軟件和Johnn用戶自定義單

3、元完成了對三種剪力墻的模擬分析，模擬結果和試驗結果吻合得很好。提出的采用上述用戶單元模擬骨架釘連接的方法，可以較準確地分析側向荷載作用下端部墻骨柱有上拔的墻體。 4.對一個兩層輕型木結構足尺房屋模型進行了模擬地震振動臺試驗，考慮了一層橫墻門洞寬度、地震波、地震方向和結構布置不對稱等試驗參數(shù)的變化。試驗分為五個階段，四個不同的狀態(tài)，共67個工況。在0.2g以下的地震中，模型處于彈性狀態(tài)，幾乎沒有可見破壞發(fā)生；在0.2g和0.4g的

4、地震試驗中，結構逐漸進入非線性狀態(tài)，模型結構的破壞很輕微或者主要是非結構構件的破壞；在0.55g的地震中，即使經過多次重復地震，并且一層開洞率達到60％，模型結構仍然不會發(fā)生倒塌；對稱結構在0.1 g、0.2g和0.4g的地震中，模型結構的最大層間位移角約為1/500、1/250和1/80；不對稱結構的加速度和位移反應較對稱結構強烈，并且存在明顯的扭轉效應。試驗和分析結果表明，與模型結構類似的底層結構布置對稱的輕型木結構房屋能夠滿足我國

5、《建筑抗震設計規(guī)范》中的8度抗震設防要求。 5．采用自定義非線性彈簧單元和Drain 3D軟件建立了房屋整體的三維分析模型，完成了振動臺試驗房屋模型的非線性動力時程分析，分析結果和實驗結果吻合得較好，能夠較準確地模擬結構的動力反應和模態(tài)特征，適用于進一步對復雜結構的分析。在房屋整體有限元模型中最關鍵步驟是確定剪力墻等效模型中非線性彈簧的參數(shù)，本文對這些參數(shù)的確定方法也做了詳細的敘述。除此之外，利用該房屋有限元模型研究了石膏板墻體