縱橫墻和樓板協(xié)同作用對(duì)砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震性能的影響

為了摸清砌體結(jié)構(gòu)房屋在強(qiáng)震中倒塌的機(jī)理，利用試驗(yàn)和數(shù)值分析技術(shù)，研究了縱橫墻和樓板協(xié)同作用對(duì)房屋抗震性能的影響，主要工作及成果包括：(1) 采用散斑攝影測(cè)量技術(shù)，試驗(yàn)確定了混凝土多孔磚砌體材料抗壓、抗拉、抗剪和彎曲抗拉性能，證實(shí)了豎向壓力對(duì)砌體材料抗彎和抗剪性能存在影響，多孔磚砌體屬于各向異性的脆性材料。提出的模型為數(shù)值模擬提供依據(jù)。(2) 開(kāi)洞多孔磚墻平面內(nèi)抗震性能試驗(yàn)和數(shù)值分析證實(shí)豎向壓力是影響承載力的主要因素，洞口偏置會(huì)使試件二個(gè)方向水平承載力和破壞形態(tài)產(chǎn)生差異。數(shù)值及參數(shù)分析給出了承載力相對(duì)較小方向的計(jì)算公式。(3) 多孔磚墻氣囊推覆試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)樓板與墻頂?shù)慕缑媸莾烧邊f(xié)同受力的薄弱截面；當(dāng)墻頂滑出樓板后，受力磚墻立即倒出平面外。設(shè)置橫墻后，雖然受力磚墻頂部也會(huì)出現(xiàn)水平裂縫，但結(jié)構(gòu)倒塌多發(fā)生在縱橫墻交接位置突然斷裂后。受力磚墻和垂直相交橫墻、受力磚墻和樓板的連接失效是砌體結(jié)構(gòu)房屋倒塌的主要原因，研究為揭示砌體結(jié)構(gòu)倒塌機(jī)理提供了靜力性能試驗(yàn)依據(jù)。(4) 單層足尺結(jié)構(gòu)的單向振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)證實(shí)磚混結(jié)構(gòu)房屋抗震能力主要由受力磚墻平面外抗倒塌承載力決定。樓板可協(xié)調(diào)與其相連的磚墻一起受力，設(shè)置橫墻有利于提高受力磚墻平面外抗震能力。如果磚墻頂部與樓板界面開(kāi)裂，樓板與磚墻的協(xié)同受力就會(huì)受到影響；一旦樓板從墻頂滑落或縱橫墻從交界處斷開(kāi)，磚混結(jié)構(gòu)空間受力的體系就會(huì)失效，砌體房屋在地震中就會(huì)倒塌。研究揭示了不同承重體系砌體結(jié)構(gòu)房屋倒塌的機(jī)理。(5) 在數(shù)值模擬能夠反映試件破壞過(guò)程的基礎(chǔ)上，考慮橫墻的影響，分析正交設(shè)計(jì)構(gòu)件，確定了受力磚墻長(zhǎng)度、高度和厚度，豎向壓力水平，洞口和構(gòu)造措施等因素對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的影響，給出了受力磚墻倒塌承載力計(jì)算模型，避免了歐洲標(biāo)準(zhǔn)忽略縱橫墻連接破壞帶來(lái)的隱患，成果可為我國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范修訂提供依據(jù)。 2100433B

結(jié)構(gòu)倒塌是砌體房屋常見(jiàn)震害之一，縱橫墻和樓板協(xié)同受力是決定砌體房屋抗倒塌能力的主要因素。由于破壞過(guò)程復(fù)雜，目前設(shè)計(jì)中主要通過(guò)驗(yàn)算地震作用方向墻體平面內(nèi)抗剪承載力和限制抗震橫墻最大間距以確保房屋不發(fā)生倒塌，而間距限值主要源于震害調(diào)查。項(xiàng)目以地震作用下砌體房屋為對(duì)象，重點(diǎn)關(guān)注縱橫墻和樓板協(xié)同作用對(duì)其抗倒塌能力的影響，揭示房屋倒塌機(jī)理。基于申請(qǐng)人已經(jīng)完成的倒塌試驗(yàn)和震害調(diào)查結(jié)果，采用試驗(yàn)和數(shù)值分析相結(jié)合的方法進(jìn)行研究。在了解砌體材料彎壓和剪壓性能的基礎(chǔ)上，先完成磚墻平面內(nèi)和平面外擬靜力試驗(yàn)，再進(jìn)行單層房屋低周反復(fù)加載試驗(yàn)，通過(guò)比較分析縱橫墻和樓板協(xié)同工作的程度，最后完成足尺房屋振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)直至結(jié)構(gòu)倒塌，明確房屋空間受力機(jī)理；同時(shí)采用數(shù)值分析方法模擬試件受力破壞過(guò)程，用正交設(shè)計(jì)法對(duì)豎向壓力和洞口等參數(shù)進(jìn)行分析并確定影響結(jié)構(gòu)抗震性能的主要因素，提出砌體結(jié)構(gòu)抗倒塌設(shè)計(jì)方法，確保房屋在大震中不倒。