【碩士】芯柱式構(gòu)造柱約束砌體結(jié)構(gòu)振動臺試驗研究

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　　摘要：2008 年5.12 汶川地震中，村鎮(zhèn)砌體結(jié)構(gòu)房屋大量倒塌，造成巨大的財產(chǎn)損失和人員傷亡。由于缺少相關(guān)抗震措施，村鎮(zhèn)建筑歷來是我國抗震防災的薄弱環(huán)節(jié)。　　傳統(tǒng)的構(gòu)造柱圈梁技術(shù)是提高砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震性能的有效抗震措施，但在村鎮(zhèn)建筑中卻由于條件限制沒有得到普及且難以保證使用質(zhì)量?；诖彐?zhèn)建筑的實際修建情況，所在研究小組提出了芯柱式構(gòu)造柱技術(shù)，但尚缺乏芯柱式構(gòu)造柱約束砌體結(jié)構(gòu)房屋的整體抗震性能的研究。本文采用足尺比例，設計了一幢雙層、雙開間、單進深芯柱式構(gòu)造柱約束燒結(jié)多孔磚砌體結(jié)構(gòu)模型，進行了振動臺試驗?！　≈饕_展了以下研究工作：　　① 廣泛搜集了國內(nèi)外關(guān)于砌體結(jié)構(gòu)振動臺試驗的相關(guān)文獻，對振動臺試驗的試驗目的、模型相似比例、試驗對象選取（構(gòu)件，單元或結(jié)構(gòu)）、量測方案、地震波選取和加載制度的確定等方面做了較為詳細的綜述?！　、?設計振動臺試驗方案，并完成模型結(jié)構(gòu)施工、數(shù)采系統(tǒng)接線安裝等工作，對模型振動臺試驗過程和試驗現(xiàn)象進行了詳實描述?！　、?利用白噪聲工況數(shù)據(jù)，對結(jié)構(gòu)的動力特性，包括自振頻率、阻尼比、振型、剛度等進行了分析，考察了芯柱式構(gòu)造柱約束砌體結(jié)構(gòu)的動力特性隨試驗加載進程的變化?！　、?通過鋼筋應變、砌體墻面應變、構(gòu)造柱預制塊表面應變的分析，確定各工況結(jié)構(gòu)各部位所處應力狀態(tài)，分析各部件在地震荷載下發(fā)揮的作用。　?、?為深入探討結(jié)構(gòu)的加速度反應，分析了底板與臺面加速度傳遞的有效性、研究了各層加速度放大系數(shù)、等效地震力的分布情況。通過對等效地震力的計算，研究了結(jié)構(gòu)層剪力和剪重比分布，探討了基底的剪應力狀態(tài)。分析并給出了結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)加速度反應?！　、?深入研究了模型結(jié)構(gòu)的位移反應，分析了層間位移情況并繪制了結(jié)構(gòu)的層間位移曲線。通過計算，考察了結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)位移情況。提取了結(jié)構(gòu)第一振型對應的加速度-位移滯回曲線，分析了結(jié)構(gòu)的耗能情況?！　⊥ㄟ^試驗和對結(jié)果的分析表明：　?、?芯柱式構(gòu)造柱作為一種新型的的抗震措施，能使其約束的砌體結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，改善了砌體結(jié)構(gòu)的變形能力和耗能能力，在9 度罕遇地震作用墻底部出現(xiàn)水平通縫后，芯柱式構(gòu)造柱保持了結(jié)構(gòu)的整體性，保持了基底的抗剪能力，保證了結(jié)構(gòu)在9 度罕遇地震下不發(fā)生因基底剪切失效引起滑移和傾覆。免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)離析崩塌，達到了9 度設防水平的“小震不壞，中震可修，大震倒”的抗震設防目標?！　、?隨著輸入地震動的增大，模型結(jié)構(gòu)Y 向、X 向自振頻率分別減小4.75%，1.76%。Y 向和X 向第1 振型的模態(tài)阻尼比變化不大，大致處0.011~0.016 范圍內(nèi)，Z 向阻尼比約為0.0013。Y 向和X 向初始振型略呈彎曲型，隨加載向剪切型轉(zhuǎn)變。　?、勰Ｐ徒Y(jié)構(gòu)在地震作用下的二層扭轉(zhuǎn)反應大于一層。三向地震動作用下使模型的扭轉(zhuǎn)加速度反應急劇增大。模型結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)位移和扭轉(zhuǎn)角總體較小，在9 度遇地震動連續(xù)激振過程中，最大扭轉(zhuǎn)角為7×10−4 弧度?！　、苣Ｐ徒Y(jié)構(gòu)峰值層間位移隨地震動峰值加速度的增加而增大。結(jié)構(gòu)層間位移角峰值總體較小，最大值僅為1/625。　?、輳募铀俣?位移滯回曲線分析得出：人工波在結(jié)構(gòu)第一自振頻率附近攜帶能量大于天然波；底層結(jié)構(gòu)在第一振型分量中消耗的能量大于第二層；由于扭轉(zhuǎn)成分的存在，二層在較大地震動輸入，尤其是在三向地震動輸入時，滯回曲線出現(xiàn)扭曲，且包絡面積相對較大，扭轉(zhuǎn)消耗的能量部分大于底層?！　?

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