【碩士】芯柱式構(gòu)造柱約束砌體結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)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(cái)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(zāi)的薄弱環(huán)節(jié)?！　鹘y(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(shí)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(shè)計(jì)了一幢雙層、雙開間、單進(jìn)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(jìn)行了振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?！　≈饕_展了以下研究工作：　?、?廣泛搜集了國內(nèi)外關(guān)于砌體結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的試驗(yàn)?zāi)康摹⒛Ｐ拖嗨票壤?、試?yàn)對(duì)象選取（構(gòu)件，單元或結(jié)構(gòu)）、量測(cè)方案、地震波選取和加載制度的確定等方面做了較為詳細(xì)的綜述。　?、?設(shè)計(jì)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)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(duì)模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)過程和試驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行了詳實(shí)描述?！　、?利用白噪聲工況數(shù)據(jù)，對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，包括自振頻率、阻尼比、振型、剛度等進(jìn)行了分析，考察了芯柱式構(gòu)造柱約束砌體結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性隨試驗(yàn)加載進(jìn)程的變化?！　、?通過鋼筋應(yīng)變、砌體墻面應(yīng)變、構(gòu)造柱預(yù)制塊表面應(yīng)變的分析，確定各工況結(jié)構(gòu)各部位所處應(yīng)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(yīng)，分析了底板與臺(tái)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(duì)等效地震力的計(jì)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(yīng)力狀態(tài)。分析并給出了結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)加速度反應(yīng)?！　、?深入研究了模型結(jié)構(gòu)的位移反應(yīng)，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(jì)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(duì)應(yīng)的加速度-位移滯回曲線，分析了結(jié)構(gòu)的耗能情況。　　通過試驗(yàn)和對(duì)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(dá)到了9 度設(shè)防水平的“小震不壞，中震可修，大震倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)?！　、?隨著輸入地震動(dòng)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(yīng)大于一層。三向地震動(dòng)作用下使模型的扭轉(zhuǎn)加速度反應(yīng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)輸入，尤其是在三向地震動(dòng)輸入時(shí)，滯回曲線出現(xiàn)扭曲，且包絡(luò)面積相對(duì)較大，扭轉(zhuǎn)消耗的能量部分大于底層。　　

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