新型石膏土坯墙结构房屋抗震性能试验及设计方法研究

论文摘要

新疆是我国地震多发区。上世纪以来,新疆境内已发生6级以上地震80多次。新疆部分城乡居民特别是贫困地区群众的房屋居住条件很差,抗震能力很低,一旦发生大的地震灾害,必将造成巨大损失。因此,实施抗震安居工程,对新疆地震多发、易发地区的民房进行彻底改造和建设,提高抗震设防标准,消除地震灾害隐患,是减少地震损失的有效途径之一。本文提出的新型石膏土坯墙结构房屋是新疆抗震安居工程最新研究的结构型式之一,是本着“因地制宜、就地取材、简易有效、经济合理”的原则,利用南疆地区盛产石膏的优势,以及综合考虑生态平衡、林木保护、气候干燥等环境问题,将建筑石膏及粘土作为墙体的主要材料,以建造抗震安居房屋。石膏土坯墙结构是一种新的结构型式。本文通过石膏土坯墙体抗压性能试验、低周反复试验以及整体房屋模型振动台试验,研究了石膏土坯墙体的基本力学性能、抗震能力以及石膏土坯墙结构房屋在不同地震烈度下的反应,主要有:(1)通过试验,分析了石膏土坯墙体的受压破坏特征,得到了石膏土坯墙体的抗压强度、弹性模量以及泊松比等力学性能指标,为理论研究及计算提供了依据;(2)研究了石膏土坯墙体的抗震性能,结果表明其破坏属于剪切破坏模式,裂缝主要贯通土坯砌块展开,墙体破坏时裂缝形态以X形斜裂缝为主,并且墙体开裂后其位移会突然增大,表明墙体的破坏特征属脆性破坏,抗震和消能能力较差,需进一步改进和提高;(3)进行了石膏土坯墙房屋模型结构的地震模拟振动台试验,结果表明,采用这种结构形式建造的单层小开间住宅房屋的整体性能较好,石膏与土坯粘结良好,可以保证共同工作,基本能够满足新疆抗震安居工程的要求,但这类结构的四角及门窗洞口处比较薄弱,宜采用增设构造柱等抗震措施予以加强。本文的研究工作为新疆抗震安居工程的开展奠定了一定的基础,将为促进该结构型式房屋的顺利推广使用,加快新疆城乡健康发展,保障人命群众生命财产安全,建设和谐美丽的新疆起到重要作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 我国村镇房屋抗震研究
• 1.2.1 我国村镇建筑的既有结构类型
• 1.2.2 我国农村抗震能力基本情况
• 1.3 新疆抗震安居工程的进展
• 1.3.1 抗震安居工程简介
• 1.3.2 新疆新型抗震民居结构主要类型
• 1.4 本文的研究目的及主要内容
• 2 石膏土坯墙体抗压性能试验研究
• 2.1 引言
• 2.2 试验概况
• 2.2.1 试件模型
• 2.2.2 试验设备与仪器
• 2.2.3 加载方案及试验步骤
• 2.3 试验现象
• 2.4 试验结果及分析
• 2.4.1 承载力分析
• 2.4.2 弹性模量与泊松比
• 2.5 小结
• 3 低周反复荷载下石膏土坯墙体抗震性能试验研究
• 3.1 引言
• 3.2 试件设计与制作
• 3.3 试验装置及加载制度
• 3.3.1 试验装置
• 3.3.2 加载制度
• 3.3.3 试验观测项目及观测点
• 3.4 试验结果及分析
• 3.4.1 破坏过程与破坏形态
• 3.4.2 墙体主要试验结果
• 3.4.3 滞回曲线
• 3.4.4 试件的骨架曲线
• 3.4.5 刚度及其退化
• 3.5 小结
• 4 新型石膏土坯墙结构房屋模型振动台试验研究
• 4.1 新型石膏土坯墙结构房屋简介
• 4.2 试验目的及研究内容
• 4.3 试验模型的设计及制作
• 4.3.1 模型设计
• 4.3.2 模型制作
• 4.4 试验方案
• 4.4.1 试验设备与仪器
• 4.4.2 加速度、位移传感器布置
• 4.4.3 试验地震波选择
• 4.4.4 试验步骤
• 5 模型试验结果及数据分析
• 5.1 试验现象及破坏情况
• 5.2 模型破坏机理分析
• 5.3 模型动力特性
• 5.4 模型加速度反应
• 5.4.1 模型加速度时程曲线
• 5.4.2 加速度峰值曲线图
• 5.4.3 模型加速度放大系数
• 5.5 模型位移反应
• 5.5.1 模型位移时程曲线
• 5.5.2 模型位移峰值曲线
• 5.5.3 模型的层间位移角
• 5.5.4 模型的扭转变形
• 5.6 小结
• 6 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 待研究问题
• 致谢
• 参考文献
• 附录