底商多層砌體結(jié)構(gòu)倒塌機理研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)倒塌是地震造成人員傷亡最主要的原因，汶川地震中，底商多層砌體結(jié)構(gòu)房屋倒塌普遍，在北川縣城，該類型結(jié)構(gòu)倒塌率達80％。底商多層砌體結(jié)構(gòu)房屋在我國長江以南地區(qū)的中小城市非常普遍，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國現(xiàn)存該類型的房屋約2000萬棟，涉及居住人口1.2億。研究該類型結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方法，提高該類型結(jié)構(gòu)房屋的抗倒塌能力是社會的迫切需求。
　　 北川縣電信局職工住宅樓是典型的底商多層砌體結(jié)構(gòu)，在汶川地震中僅中等破壞。本文結(jié)合該典型實例，通過

2、對比分析獲取了能有效提高底商多層砌體結(jié)構(gòu)抗倒塌能力的抗震構(gòu)造措施，并通過振動臺倒塌對比試驗驗證了該構(gòu)造措施的有效性；同時，為將該發(fā)現(xiàn)應(yīng)用到既有底商房屋的抗震加固中，還需建立關(guān)鍵承重構(gòu)件的抗側(cè)剛度和延性的計算方法，為此開展了系列墻片試驗及理論分析。本文主要工作如下：
　　 1)通過實地調(diào)查，掌握了北川縣電信局職工住宅樓實際構(gòu)造和震后狀態(tài)；采用脈動法對該結(jié)構(gòu)進行了模態(tài)測試，獲得了橫向、縱向和扭轉(zhuǎn)頻率；對比分析表明該結(jié)構(gòu)最突出的特點是

3、底層臨街面縱墻采用了“翼墻”，這一構(gòu)造不但增加了承重能力，而且減小了底層前后縱墻的剛度差異，減輕了結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，平衡了地震荷載在各道縱墻間的分配，顯著提高了結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力。
　　 2)根據(jù)第一強度理論，推導(dǎo)出了砌體結(jié)構(gòu)開裂時的層間位移角限值公式；由該公式可知，層高一定時，砌體墻片的剛度越大，其延性越差。同時，通過對比各種砌體材料的本構(gòu)關(guān)系，推薦了一種用于模擬燒結(jié)粘土磚的本構(gòu)關(guān)系模型，并采用該本構(gòu)關(guān)系對北川縣電信局職工住宅樓進

4、行了非線性地震反應(yīng)分析計算。通過計算，建議砌體結(jié)構(gòu)的彈塑性層間位移角限值取1/160，該值與后續(xù)砌體墻片的擬靜力試驗結(jié)果一致。
　　 3)采用預(yù)應(yīng)力加載裝置，實現(xiàn)了與原型結(jié)構(gòu)軸壓比相等的模型振動臺試驗。試驗結(jié)果表明，該預(yù)應(yīng)力加載裝置對模型振動臺試驗是可行且有效的，該裝置為今后振動臺試驗中模型人工質(zhì)量的施加提供了一條新途徑。
　　 4)通過4個單層模型的振動臺倒塌對比試驗，獲得了底商砌體結(jié)構(gòu)地震時的倒塌破壞模式。試驗表明，