农村住宅抗震性能试验及综合改造研究

【摘要】本文以北京地区农村住宅为主要研究对象,通过对北京地区农村住宅结构类型和抗震性能调研,进行了典型住宅的结构分类、抗震性能分析、抗震加固措施及其优化研究；同时进行了典型农村住宅的原型和加固模型的振动台试验、构件的低周反复荷载试验、模型的材料试验以及数值模拟分析,对比分析了结构原型和加固模型在试验过程中的损伤和裂缝的发展、结构的动力特性(频率和阻尼特性、动力放大特性)、滞回曲线、刚度退化特性等,验证分析了抗震加固及节能综合改造措施的有效性和可行性,加固后模型达到了“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标。本课题主要的研究内容如下：(1)在大量现场调研工作的基础上,归纳了北京地区既有典型单层农宅的结构布局特征,指出了其抗震性能方面存在的问题,提出了北京地区既有单层农宅抗震性能研究方案,建议了抗震加固的目标与抗震加固措施。(2)根据既有农宅抗震加固性能研究方案,按照不同加固措施、不同材料特性组合,完成了3片墙体的低周反复荷载拟静力试验。分析了墙体在试验过程中开裂发展和破坏情况,总结了墙体破坏的主要特征。同时对不同试件的归一化骨架曲线、实测位移、滞回曲线、刚度退化、耗能性能等进行对比分析,总结了不同加固墙体的抗震性能和承载能力。并通过数值模拟分析,验证了实验结果的可靠性。(3)根据农宅典型性分析结果,选取了北京地区典型三开间单层农村砖木结构住宅作为振动台试验对象,完成了1个未加固模型与2个不同抗震加固模型的模拟地震振动台试验,分别采用了8度小震(0.072g)、8度中震(0.2g)和8度大震(0.4g)的水平地震动输入,并对振动台试验结果进行分析,通过分析不同加载等级下的地震反应、结构频率和阻尼比、结构损伤和裂缝发展,总结了未加固农宅和采用不同措施抗震加固后农宅的抗震性能,检验了北京既有单层农宅的抗震能力以及验证了抗震加固措施的有效性。(4)利用SAP2000软件,对振动台试验整体模型进行了模态分析,得出了试验模型的振动频率和振型,并对不同配重施加方式的误差和影响进行了分析。(5)研究提出了农宅纵墙抗侧刚度的简化计算方法,解决了实际工程加固设计时,定量计算前后纵墙的抗侧刚度的问题,对于确定农宅抗震加固措施、尽可能减小前后纵墙的抗侧刚度差,有重要实用意义。回归提出了加固前后砖砌体极限承载力理论计算公式。(6)开展了试点工程建设,根据试验模型和典型农宅结构类型,分别选取了2个试点工程,针对试点工程的结构特点分别设计了抗震加固和节能综合改造方案,并组织施工。通过与传统加固方法的对比,证明本文提出的加固方法具有加固针对性强、施工便利、经济节约等优点,同时试点工程的建设为后期农宅抗震加固和节能改造工作的全面铺开,起到了示范作用。本文提出了两种前檐加固措施：增设钢门窗框的抗震加固措施和增设钢筋混凝土门框的加固措施。提出了钢板圈梁整体加固农宅的措施。这些加固措施均是不同于传统加固方法的创新性研究成果,并已经都取得了专利。成果对北京地区乃至全国农村住宅的抗震节能综合改造都有重要技术支撑作用,已发布的《北京市农村住宅建筑(平房)综合改造实施技术导则》以本文提出的综合改造措施作为重要方法,本文成果为正在编制的北京市地方标准提供了有力的技术支持。
【作者】杨威；
【导师】朱尔玉；
【作者基本信息】北京交通大学，防灾减灾工程及防护工程，2014，博士
【关键词】农村住宅；砌体结构；抗震加固；增砌墙体；钢筋网；钢窗框；拟静力试验；振动台试验；

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