底部框剪配筋砌块砌体房屋抗震设计研究

【摘要】：本文结合湖南省建委科技项目，对底部两层框架-抗震墙上部六层混凝土 小砌块砌体结构的抗震性能进行了系统的研究，并对底部框架-抗震墙上部配 筋混凝土小砌块砌体结构的抗震设计进行了深入的探讨，为相关规范的进一步 修订和工程实际应用提供可靠的技术资料。主要的研究工作如下： 1． 对底部两层框-剪上部六层混凝土砌块砌体结构进行了模拟地震振动台 试验。模型的几何相似比取1/8。以El-Centro波、Taft波和场地波为输入地 震波，分6度、7度区多遇烈度、基本烈度及罕遇烈度地震进行试验，考察了 模型在各试验阶段的地震反应、变形状态及震害特征。在模拟地震试验前和各 阶段模拟地震试验后均对模型进行了白噪声扫描试验，考察了模型的频率变化 规律。分析了地震破坏机理，对其抗震特性和整体抗震能力进行了评价。试验 表明，按抗震规范要求设计的底部两层框剪上部六层混凝土砌块砌体结构遭受 7度地震时，可以实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的目标。 2． 从理论上推导论证了这种结构的频率随刚度而变化的规律，所得结论与 振动台试验结果相一致。这为今后按刚度损失科学评定结构地震损伤提供了理 论依据，找到了一条新的有效途径。 3． 根据振动台试验实测数据，修正了底部框剪结构和上部砌体结构的恢复 力模型。针对底部框架-抗震墙砌体房屋的结构特点，按串联质点系层间剪切 模型建立了弹塑性运动微分方程。编制出弹塑性地震反应分析程序FMS，对底 部两层框架-抗震墙上部无筋砌块砌体房屋模型进行了弹塑性地震反应仿真分 析，模拟出房屋模型6度、7度区多遇烈度、基本烈度和罕遇烈度地震作用下 的加速度、速度和位移地震反应，得到各种情况下结构的层间位移、变形状态 和层间剪力。仿真分析结果与试验结果基本相符。 4． 引入适用于上部配筋砌块砌体的恢复力模型，应用本文程序FMS对底部 两层框架-抗震墙上部六层配筋混凝土小砌块砌体房屋进行了仿真分析，得到 了一些可供工程实践参考的结论。数值试验结果表明，底部两层框架-抗震墙 上部六层配筋混凝土小砌块砌体结构具有较好的抗震性能，能够满足8度区抗 震设防要求。 5． 研究了底部框剪上部砌块砌体结构的基于地震损伤性能的抗震设计方 法。结合近年来的结构震害经验，分析了现行抗震设计规范存在的不足。在综 合分析评价多种地震损伤模型的基础上，建立了同时计入首次超越破坏和累积 损伤破坏两种效应的改进的双参数地震损伤模型，并进行了损伤计算，计算结 果与结构模型的振动台试验结果基本吻合。 底部框剪配筋砌块砌体房屋抗震设计研究 6.提出了底部框架一抗震墙上部配筋混凝土小砌块砌体房屋的抗震设计建 议，并给出了算例。 关键词:振动台试验;框架一抗震墙;配筋混凝土小砌块砌体;非线性地震反 应;数值模拟;抗震设计;地震损伤性能