縱橫墻和樓板協(xié)同作用對砌體結構房屋抗震性能的影響中文摘要

結構倒塌是砌體房屋常見震害之一，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。由于破壞過程復雜，目前設計中主要通過驗算地震作用方向墻體平面內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查。項目以地震作用下砌體房屋為對象，重點關注縱橫墻和樓板協(xié)同作用對其抗倒塌能力的影響，揭示房屋倒塌機理?；谏暾埲艘呀浲瓿傻牡顾囼灪驼鸷φ{查結果，采用試驗和數值分析相結合的方法進行研究。在了解砌體材料彎壓和剪壓性能的基礎上，先完成磚墻平面內和平面外擬靜力試驗，再進行單層房屋低周反復加載試驗，通過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臺試驗直至結構倒塌，明確房屋空間受力機理；同時采用數值分析方法模擬試件受力破壞過程，用正交設計法對豎向壓力和洞口等參數進行分析并確定影響結構抗震性能的主要因素，提出砌體結構抗倒塌設計方法，確保房屋在大震中不倒。

為了摸清砌體結構房屋在強震中倒塌的機理，利用試驗和數值分析技術，研究了縱橫墻和樓板協(xié)同作用對房屋抗震性能的影響，主要工作及成果包括：(1) 采用散斑攝影測量技術，試驗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，證實了豎向壓力對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。提出的模型為數值模擬提供依據。(2) 開洞多孔磚墻平面內抗震性能試驗和數值分析證實豎向壓力是影響承載力的主要因素，洞口偏置會使試件二個方向水平承載力和破壞形態(tài)產生差異。數值及參數分析給出了承載力相對較小方向的計算公式。(3) 多孔磚墻氣囊推覆試驗發(fā)現(xiàn)樓板與墻頂的界面是兩者協(xié)同受力的薄弱截面；當墻頂滑出樓板后，受力磚墻立即倒出平面外。設置橫墻后，雖然受力磚墻頂部也會出現(xiàn)水平裂縫，但結構倒塌多發(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構房屋倒塌的主要原因，研究為揭示砌體結構倒塌機理提供了靜力性能試驗依據。(4) 單層足尺結構的單向振動臺試驗證實磚混結構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)調與其相連的磚墻一起受力，設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裂，樓板與磚墻的協(xié)同受力就會受到影響；一旦樓板從墻頂滑落或縱橫墻從交界處斷開，磚混結構空間受力的體系就會失效，砌體房屋在地震中就會倒塌。研究揭示了不同承重體系砌體結構房屋倒塌的機理。(5) 在數值模擬能夠反映試件破壞過程的基礎上，考慮橫墻的影響，分析正交設計構件，確定了受力磚墻長度、高度和厚度，豎向壓力水平，洞口和構造措施等因素對結構抗震性能的影響，給出了受力磚墻倒塌承載力計算模型，避免了歐洲標準忽略縱橫墻連接破壞帶來的隱患，成果可為我國結構設計規(guī)范修訂提供依據。 2100433B