縱墻布置不規(guī)則砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震性能試驗(yàn)研究.pdf

1、中國是一個地震災(zāi)害十分嚴(yán)重的國家。盡管混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)房屋在我國已經(jīng)得到普遍的應(yīng)用，但是在住宅建筑中多層砌體結(jié)構(gòu)仍有相當(dāng)大的比例，特別是在中小城鎮(zhèn)多層住宅采用砌體結(jié)構(gòu)形式幾乎被所有的開發(fā)商所認(rèn)同。隨著車輛的日益增加，住宅小區(qū)內(nèi)停車亂、停車難現(xiàn)象日益嚴(yán)重。同時(shí)，底層樓房存在著私密性差、噪音大、采光差、防盜差等問題，所以越來越多的住宅小區(qū)住宅樓的底層設(shè)置成汽車車庫，以解決一層樓房居住性差和小區(qū)停車難的問題。在房屋底層車庫的設(shè)計(jì)中，為了滿足

2、車庫使用功能的要求，需要在底層外縱墻上開大洞口。我國《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》第7.1.7條規(guī)定，外縱墻體開洞率不應(yīng)過大，6、7度時(shí)不宜超過55％，8、9度時(shí)不宜大于50%。底層外縱墻上開大洞口，將會造成結(jié)構(gòu)豎向剛度不均勻，平面剛度不對稱，屬于平面布置不規(guī)則建筑。從技術(shù)方面考慮，如果能夠從技術(shù)上解決剛度不均勻的問題，就能夠克服縱墻上開大洞口對結(jié)構(gòu)抗震性能的不利影響。本文提出了一種對底層縱墻上開大洞口平面布置不規(guī)則的砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震加固的處理方

3、法——等剛度法。所謂等剛度法即根據(jù)上下層外縱墻抗側(cè)剛度相等的原則，在底層外縱墻大洞口兩側(cè)的橫墻位置處設(shè)置鋼筋混凝土柱，洞口上部設(shè)置過梁，柱的截面尺寸根據(jù)等效側(cè)移剛度要求確定。本文通過一個試驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑢@種設(shè)置等效框架柱的縱墻布置不規(guī)則砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。
　　試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷脑徒Y(jié)構(gòu)為常見的六層砌體結(jié)構(gòu)住宅樓，取其中一個單元進(jìn)行試驗(yàn)分析，設(shè)計(jì)制作1:4外縱墻大開洞、非對稱的縱墻布置不規(guī)則砌體結(jié)構(gòu)房屋模型。通過對縮尺模型進(jìn)

4、行低周反復(fù)水平加載試驗(yàn)，得到縱墻布置不規(guī)則砌體結(jié)構(gòu)房屋的破壞形態(tài)、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的應(yīng)力分布、結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下各層的水平位移，總結(jié)分析了設(shè)置等效框架柱的縱墻布置不規(guī)則砌體結(jié)構(gòu)房屋的受力機(jī)理、滯回特性曲線、骨架曲線、延性性能及耗能性能，并對等效框柱及過梁的設(shè)計(jì)提出設(shè)計(jì)建議。
　　通過試驗(yàn)研究得出如下主要結(jié)論：
　　1.對于底層外縱墻開大洞口的縱墻布置不規(guī)則砌體結(jié)構(gòu)房屋，可通過設(shè)置等效混凝土框柱和過梁，解決縱墻開大洞口對砌體結(jié)構(gòu)抗震

5、性能的不利影響。
　　2.等效混凝土框柱的截面尺寸，可根據(jù)等剛度法，由上層墻體的抗側(cè)剛度來計(jì)算等效混凝土框柱的截面大小。對于中間的等效混凝土框柱可按上下固接計(jì)算側(cè)移剛度，對于設(shè)置在兩端山墻位置處的等效混凝土框柱可按上端鉸接，下端固定的框架柱計(jì)算側(cè)移剛度。
　　3.等效混凝土框柱承擔(dān)的水平地震力，則按照各自的等效剛度分配地震底部總剪力。
　　4.設(shè)置等效混凝土框柱和過梁的底層縱墻布置不規(guī)則砌體結(jié)構(gòu)房屋，受水平地震作用時(shí)，

6、在開裂以前的彈性階段，各層層間位移基本相同，房屋不存在扭轉(zhuǎn)的問題。當(dāng)水平荷載比較大時(shí)，二層墻體破壞嚴(yán)重，剛度降低，層間位移加大，一層框柱未發(fā)生破壞，且一層墻體破壞程度較二層相對輕，出現(xiàn)“下剛上柔”的情況。隨著荷載的增大，由于墻體的破壞程度不同，剛度發(fā)生變化，房屋會存在一定扭轉(zhuǎn)的效應(yīng)，但從試驗(yàn)結(jié)果看，并不明顯。
　　5.各縱軸墻體裂縫多為水平彎曲裂縫和剪切斜裂縫，水平彎曲裂縫主要分布在兩側(cè)構(gòu)造柱、窗下底部墻體和窗間墻與窗下墻交接處，

7、其破壞形式為彎曲受拉破壞。剪切斜裂縫主要分布在各層墻體的窗間墻和窗間墻下部，裂縫為呈現(xiàn)“X”形或“倒八字”的斜裂縫，破壞形式為剪切破壞。當(dāng)窗間墻寬度較小時(shí)，窗間墻上多為水平裂縫，當(dāng)窗間墻較寬時(shí)，多為斜裂縫。二層墻體破壞相對較重，一層較輕，框柱未發(fā)生破壞。
　　6.兩端橫墻墻體上（山墻上）裂縫多為水平彎曲裂縫，水平彎曲裂縫主要分布在各層墻體的底部，其破壞形式為彎曲受拉破壞，說明模型受水平地震作用時(shí)，將作為整體的空間結(jié)構(gòu)受力。

8、　　7.在反復(fù)荷載作用下，中部框柱上下端彎矩相差不大，原因是樓板和上部墻體對底層柱均有明顯的約束作用，在分析其內(nèi)力時(shí)可按柱上下部均固接的簡圖計(jì)算；對邊跨框柱（設(shè)置在山墻處的等效框柱），下部彎矩大，上部彎矩很小，可簡化為柱上部鉸接下端固接的計(jì)算簡圖分析內(nèi)力。
　　8.各個構(gòu)造柱中四根縱向鋼筋的應(yīng)力變化規(guī)律基本一致（全部受力或受壓），說明構(gòu)造柱作為墻體的一部分共同受力。
　　9.在水平荷載作用下，二層墻體既有剪力又有彎矩，當(dāng)墻體

9、產(chǎn)生水平裂縫或斜裂縫后，上部荷載的傳遞路徑將發(fā)生變化，每個墻肢傳來的豎向荷載將直接傳至框柱上部的過梁上，同時(shí)墻肢在水平荷載作用下產(chǎn)生的彎矩并非作用在等效混凝土框柱與過梁的節(jié)點(diǎn)上，將使得構(gòu)造柱受拉，墻肢局部受壓，等效混凝土框柱一側(cè)的過梁受到彎矩產(chǎn)生的壓力作用，此時(shí)在梁的跨中必將產(chǎn)生正彎矩，從而造成過梁與一般的框架梁有完全不同的受力方式，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加過梁的縱向鋼筋。
　　10.本試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臏厍€符合反S形的主要特征，在端部