混凝土多孔磚砌體結構房屋擬動力試驗研究及抗震性能分析.pdf

1、混凝土多孔磚是替代粘土磚的承重墻體主導材料之一，其尺寸規(guī)格與粘土多孔磚相似，砌筑簡單且力學性能好，推廣應用前景廣闊。本文基于對混凝土多孔磚砌體結構房屋的子結構擬動力試驗、墻體的擬靜力試驗研究，并采用模態(tài)分析、彈性與彈塑性時程分析以及能力譜法等一系列方法進行了理論分析，較全面地揭示和評價了混凝土多孔磚砌體結構的抗震性能，為這種結構在抗震設防地區(qū)的設計和應用提供了依據(jù)。本文主要研究成果如下： 1．建立了模型房屋及原型房屋的三維空間有

2、限元動力分析模型，對模型房屋和原型房屋進行了模態(tài)分析和彈性地震反應分析。分析表明試驗模型和原型房屋膜態(tài)相近；原型房屋彈性地震反應計算值與試驗模型反推結果基本吻合，本文所采用的試驗模型能夠模擬原型房屋的基本動力特性。采用傅立葉變換和小波變換理論綜合分析EL-Centro波、Taft波和天津寧河波三種地震波頻譜特性對模型房屋地震反應的影響，并根據(jù)小波變換對地震波的分解重構結果，合理地截取三種地震波富含模型房屋基頻的時段進行擬動力試驗。擬動力

3、試驗及動力有限元分析結果表明，模型房屋對Taft波的反應最小、EL-Centro波次之，模型房屋對寧河波的反應最大，說明地震波加速度脈沖面積對結構地震反應的影響不容忽視，本研究可以為今后擬動力試驗中地震波的選擇和截取提供參考和研究思路。 2．在國內首次進行了兩個自由度試驗子結構及六個自由度計算子結構的8層24m高混凝土多孔磚砌體結構1/2比例模型房屋子結構擬動力試驗，較全面地揭示了該房屋的抗震性能。試驗研究表明：模型房屋呈剪切破

4、壞形態(tài)，一層首先破壞，為抗震的薄弱層，模型房屋破壞形態(tài)與普通粘土實心磚砌體房屋地震破壞形態(tài)相似；模型房屋一層墻體最大剪應力值達0.94N/mm<'2>，二層墻體最大剪應力值達1.22N/mm<'2>，且當混凝土多孔磚砌體抗剪強度按f<,v>=0.176<平方根f<,2>>計算，上述試驗值與計算值的比值達1.4，模型房屋具有良好的水平承載能力；模型房屋一層極限荷載點對應的層間位移角為1/324，破壞荷載點對應的層間位移角為1/193，延性

5、系數(shù)為2.43，模型房屋具有較好的變形能力，能滿足相應的抗震要求；整個結構在墻體嚴重開裂破壞后仍然保持良好的整體性，模型房屋的抗震構造措施合理。上述研究成果被《混凝土多孔磚建筑技術規(guī)程》(DBJ43/002-2005)采用，為《砌體結構設計規(guī)范》及《建筑結構抗震設計規(guī)范》補充混凝土多孔磚砌體結構的抗震設計提供了依據(jù)。 3．研究了軸壓比對混凝土多孔磚砌體結構恢復力特性的影響，建立了以恢復力模型的彈塑性階段和破壞階段剛度比系數(shù)α<,

6、1>和α<,2>考慮軸壓比影響的三線型恢復力模型。采用本文恢復力模型對模型房屋進行了彈塑性地震反應分析，結果與擬動力試驗結果吻合。本文提出的三線型恢復力模型為今后的砌體結構彈塑性分析提供了一定的依據(jù)和研究思路。 4．采用能力譜方法分析了模型房屋在EL-Centro波激勵下的抗震性能，能力譜分析結果與擬動力試驗結果基本吻合，表明本文采用的基于能力譜法的抗震性能評估方法可行，可以用于評估砌體結構抗震性能。模型結構彈性階段最大層間位移的計算值

7、和試驗值均遠小于抗震設計通則規(guī)定的層間位移限值7.5mm；模型結構達到破壞階段時層間位移仍小于抗震設計通則規(guī)定的層間位移限值，說明抗震設計通則規(guī)定的層間位移限值偏大，用于控制砌體結構地震作用下的層間位移偏于不安全，可供今后規(guī)范修訂層間位移限值參考。 5．通過子結構擬動力試驗研究、動力有限元彈性時程分析、層間模型的彈塑性時程分析以及基于能力譜的抗震性能評估，系統(tǒng)而深入地評價了混凝土多孔磚砌體結構房屋的抗震性能。結果表明，模型房屋能