砂墊層-基礎(chǔ)滑移復(fù)合隔震村鎮(zhèn)建筑抗震性能研究.pdf

1、論文針對我國北方大部分地區(qū)處于高烈度寒區(qū)（地震烈度高、氣候寒冷），低層村鎮(zhèn)建筑面臨地震和地基凍脹的雙重危害，因地制宜地提出一種由基底砂墊層與基礎(chǔ)滑移隔震層組成的砂墊層—基礎(chǔ)滑移復(fù)合隔震體系，該體系在隔震的同時也可消除地基凍脹對低層村鎮(zhèn)建筑的不利影響，本文圍繞砂墊層—基礎(chǔ)滑移復(fù)合隔震村鎮(zhèn)建筑的抗震性能開展研究，主要工作及結(jié)論有：
　?、龠m于高烈度寒區(qū)村鎮(zhèn)建筑的砂墊層—基礎(chǔ)滑移復(fù)合隔震體系研發(fā)
　　提出由基底砂墊層和基礎(chǔ)滑移隔震

2、層相結(jié)合的新型復(fù)合隔震體系，并通過反應(yīng)譜理論分析了該體系的隔震機(jī)理。復(fù)合隔震體系在實(shí)現(xiàn)消能減震的同時，通過基礎(chǔ)圈梁和基底墊層消除地基凍脹對低層村鎮(zhèn)建筑的不利影響。
　?、谏皦|層—基礎(chǔ)滑移復(fù)合隔震體系相關(guān)部件的材性研究
　　對構(gòu)成復(fù)合隔震體系的基礎(chǔ)滑移隔震層和基底砂墊層等相關(guān)隔震部件的材料性能及構(gòu)造進(jìn)行了研究，包括完成了基礎(chǔ)滑移隔震層的配方在不同烈度需求下的開裂啟滑條件及滑移性能研究，基礎(chǔ)滑移隔震層的限位裝置捆綁橡膠束的抗剪強(qiáng)

3、度及變形能力研究，并探討了基底砂墊層的材料組成及施工工藝。
　　③不同基礎(chǔ)滑移隔震層構(gòu)造的隔震墻體抗震性能試驗(yàn)研究
　　進(jìn)行了滑石粉改性砂漿滑移隔震墻體、鋼珠—改性砂漿滑移隔震墻體、干鋪石墨粉滑移隔震墻體等3種隔震構(gòu)造墻體與普通墻體的低周反復(fù)加載對比試驗(yàn)研究，從破壞現(xiàn)象、滯回耗能能力、剛度退化等角度進(jìn)行了對比分析。研究表明隔震墻體具有良好的滑移耗能能力，設(shè)置低摩擦系數(shù)的滑移隔震層改變了墻體的受力破壞機(jī)制，隔震墻體在試驗(yàn)過程中

4、始終處于彈性階段，上部剛度幾乎沒有退化，即通過水平滑動和橡膠束的限位作用有效保護(hù)了上部結(jié)構(gòu)免于破壞。3種配方中的滑移能力依次為石墨粉滑移層、鋼珠改性砂漿滑移層、滑石粉改性砂漿層。
　?、芨粽鸾Y(jié)構(gòu)與普通結(jié)構(gòu)模型振動臺對比試驗(yàn)研究
　　進(jìn)行了1/4縮尺模型對比振動臺試驗(yàn)，包括4棟2層的砌體結(jié)構(gòu)房屋，分別為復(fù)合隔震結(jié)構(gòu)砌體房屋、基礎(chǔ)滑移隔震結(jié)構(gòu)砌體房屋、基底砂墊層隔震結(jié)構(gòu)砌體房屋，以及普通抗震結(jié)構(gòu)砌體房屋。對比考察了上述四種結(jié)構(gòu)在

5、不同地震輸入水平下的動力特性、地震反應(yīng)特征，以及破壞特點(diǎn)。研究表明，未設(shè)置構(gòu)造柱的普通抗震結(jié)構(gòu)抗震性能較差，設(shè)置隔震措施的結(jié)構(gòu)抗震性能較好，其中采用復(fù)合隔震體系的結(jié)構(gòu)由于基底砂墊層和基礎(chǔ)滑移層的聯(lián)合工作，其抗震性能最優(yōu)。
　?、萆皦|層—基礎(chǔ)滑移復(fù)合隔震結(jié)構(gòu)房屋數(shù)值分析
　　采用ABAQUS軟件對包括普通砌體結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)滑移隔震結(jié)構(gòu)、砂墊層隔震結(jié)構(gòu)、復(fù)合隔震結(jié)構(gòu)等四種模型進(jìn)行了不同地震強(qiáng)度輸入下的彈塑性時程分析，分析了四種結(jié)構(gòu)動

6、力反應(yīng)特征的差異，明確了砂墊層—基礎(chǔ)滑移復(fù)合隔震體系的隔震機(jī)理，以及不同烈度區(qū)合理的滑移層摩擦系數(shù)取值范圍。
　?、奚皦|層—基礎(chǔ)滑移復(fù)合隔震村鎮(zhèn)建筑技術(shù)要點(diǎn)建議
　　基于本文所開展的隔震部件材性試驗(yàn)、滑移隔震墻體低周反復(fù)加載試驗(yàn)、1/4縮尺模型結(jié)構(gòu)振動臺試驗(yàn)，以及理論分析和數(shù)值模擬研究成果，綜合考慮現(xiàn)行國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對隔震房屋的相關(guān)設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求，以及對基底換填墊層的要求，初步提出砂墊層—基礎(chǔ)滑移復(fù)合隔震村鎮(zhèn)建筑的設(shè)計(jì)與施工建

7、議，為工程應(yīng)用提供依據(jù)。
　　本文取得的創(chuàng)新點(diǎn)為：
　?、偬岢鲇苫咨皦|層和基礎(chǔ)滑移隔震層串聯(lián)組成的復(fù)合隔震體系，建立了簡化三質(zhì)點(diǎn)動力分析模型，得到了體系的減震機(jī)理。在消能減震的同時，通過基底砂墊層置換凍土和設(shè)置基礎(chǔ)圈梁消除地基凍脹對低層村鎮(zhèn)建筑的危害。
　?、谔岢隽说蜆?biāo)號滑石粉改性砂漿、鋼珠—改性砂漿、干鋪石墨粉外圍勾縫等3種基礎(chǔ)滑移隔震層的材料組成，通過材性試驗(yàn)和低周反復(fù)加載試驗(yàn)研究了3種滑移隔震墻體的抗震性能，針