砌體結(jié)構(gòu)教學(xué)樓抗震性能及地震破壞機制控制研究.pdf

1、2008年汶川大地震造成磚砌體結(jié)構(gòu)教學(xué)樓大量破壞，部分教學(xué)樓受到嚴重破壞甚至倒塌，砌體結(jié)構(gòu)教學(xué)樓在強震作用下的抗震性能和抗倒塌安全性引起學(xué)者們的廣泛關(guān)注。砌體結(jié)構(gòu)教學(xué)樓一般具有開間和進深較大、墻體數(shù)量少、縱墻開洞率高等不利于結(jié)構(gòu)抗震的特點，目前對其抗震性能的認識主要基于震害調(diào)查分析，現(xiàn)行抗震設(shè)計規(guī)范針對大開間砌體結(jié)構(gòu)的地震破壞模式設(shè)計缺少特別規(guī)定，對砌體結(jié)構(gòu)教學(xué)樓的抗震性能、地震破壞機制控制以及窗間墻和進深較大墻體的抗震性能及其影響因素

2、等研究不夠。本文選取砌體結(jié)構(gòu)教學(xué)樓為研究對象，對大開間砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能及地震破壞機制控制進行研究，主要研究工作和結(jié)論如下:
　　1)分析了砌體結(jié)構(gòu)教學(xué)樓的組成特點和典型震害特征，比較了砌體結(jié)構(gòu)“強柱弱梁”和“強梁弱柱”兩種宏觀破壞機制下結(jié)構(gòu)抗震能力的差異，對結(jié)構(gòu)震害原因進行了初步分析，針對結(jié)構(gòu)抗震的薄弱環(huán)節(jié)提出了相關(guān)的抗震設(shè)計建議。
　　2)進行了5片縱墻試件的擬靜力試驗，研究了窗間墻的抗震性能及其影響因素。結(jié)果表明，按照

3、規(guī)范要求設(shè)置構(gòu)造柱的墻體具有較好的抗震能力，適當(dāng)增大構(gòu)造柱截面尺寸能夠進一步改善墻體的破壞形態(tài)、延性和耗能能力，但增大中柱截面配筋率到一定程度時反而降低墻體的延性和耗能能力。
　　3)進行了5片橫墻試件的擬靜力試驗，分析了圈梁與構(gòu)造柱的布置方式對其破壞模式和抗震性能的影響。結(jié)果表明，圈梁與構(gòu)造柱的設(shè)置方式?jīng)Q定了墻體的抗震性能，按照現(xiàn)行抗震設(shè)計規(guī)范在橫墻兩端設(shè)置構(gòu)造柱，同時保證墻體與基礎(chǔ)梁間不發(fā)生剪切滑移，則橫墻的抗震性能相對較好;

4、中間增設(shè)構(gòu)造柱或同時加設(shè)圈梁墻體的抗震性能并沒有得到有效改善，但增設(shè)圈梁和構(gòu)造柱的試件，極限變形后破壞墻塊的變形受到中間圈梁的約束，墻體具有較好的后期整體性。
　　4)通過1個兩層磚砌體結(jié)構(gòu)縮尺模型的擬靜力試驗，對窗間墻扶壁柱配筋率為1.67％的砌體模型的破壞特點、抗震性能、窗間墻的破壞模式以及縱墻的破壞機制等進行了研究。結(jié)果表明，窗間墻扶壁柱配筋率增大到一定程度時，扶壁柱與兩側(cè)磚砌體部分的協(xié)調(diào)變形能力很差，導(dǎo)致模型發(fā)生層間破壞機

5、制，窗間墻剪切破壞，縱墻發(fā)生“強梁弱柱”式破壞，部分窗間墻出現(xiàn)垮塌破壞，最終形成倒塌機制，模型的延性和耗能能力均較差。
　　5)進行了2個磚砌體結(jié)構(gòu)縮尺模型（窗間墻扶壁柱配筋率為0.77％）的擬靜力試驗，分別對普通磚砌體窗間墻模型和窗間墻錨固配筋模型的破壞特征、承載能力、變形能力、延性和耗能能力、窗間墻的破壞模式、縱墻的宏觀破壞機制及其控制條件等進行了研究。結(jié)果表明，普通窗間墻模型發(fā)生層間破壞機制，窗間墻剪切破壞，縱墻發(fā)生“強梁弱

6、柱”式破壞，模型最終形成倒塌機制;窗間墻錨固配筋模型發(fā)生整體型破壞，窗間墻彎曲破壞，縱墻的宏觀破壞具有“強柱弱梁”特征，模型的破壞形態(tài)、延性和耗能能力等均得到顯著改善，層間變形均勻。因此，窗間墻局部錨固配筋的抗震設(shè)計方法能夠?qū)崿F(xiàn)對結(jié)構(gòu)地震破壞機制的有效控制，而保證相鄰層兩窗間墻的受彎承載力之和高于相鄰兩窗下墻承載力之和有利于“強柱弱梁”式破壞機制的形成。
　　6)采用鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層對砌體結(jié)構(gòu)教學(xué)樓的縱向窗間墻進行三面抗震加固并