农村夯土类住宅抗震性能研究

论文摘要

夯土类建筑是指以杵等工具,将经过简单加工的原状土质材料逐层夯实的方法建造起来的建筑,是夯土墙体承重建筑和夯土墙体—木构架混合承重类建筑的总称,是生土建筑的一个重要组成部分。夯土类房屋作为我国传统民居的一种主要形式,是劳动人民数千年来经验的载体,有着自己独特的文化底蕴,是真正意义上的“绿色建筑”、“低碳建筑”。长期以来,夯土类住宅以其节能环保、墙体材料可重复利用的生态优势,以及低成本的造价优势,在农村地区仍然大量存在并一直沿用至今。受历史及经济发展水平的限制,此类建筑几乎没有经过正规设计,在结构和构造方面存在诸多问题,是遭受震害较重的一类建筑。在汶川地震中,灾区倒塌和损毁的房屋中农村房屋占60%～70%,而作为占灾区农房50%以上的生土建筑房屋受灾更为严重,有多达80%倒塌或成为危房。因此,对该类建筑进行抗震分析,既有其迫切性,又有着积极的现实意义。为了研究夯土类住宅的抗震性能,在国家“十一五”科技支撑计划项目课题（课题编号：2006BAJ04A02-01）支持下,本文主要做了以下主要工作：（1）通过实地调研,获得了夯土类住宅的常见的结构构件相关尺寸、传统的施工方法和构造做法,为归纳民间营造法则和本文分析模型建立提供参考。（2）针对农村夯土类住宅的结构以及材料特点,采用有限元法对其建立分析模型,探讨了运用有限元软件对该类结构进行分析的实现方法。（3）运用结构动力学相关理论,对夯土类住宅有限元模型进行分析,获得了能够反映结构动力特性的结构低阶振型和基本周期参数。（4）针对夯土类住宅自重大、屋盖结构较弱的特点,本文着重分析了夯土类住宅在自重作用、多遇及罕遇地震作用下的受力变形特点,找出了结构的薄弱部位,提出了相应的改进意见,并对两类常见的夯土类住宅加以比较,为此类建筑的功能提升提供参考。（5）对夯土类住宅进行了地震响应分析,获得了结构在多遇及罕遇地震作用下的位移及加速度响应,为该类建筑抗震性能的评价及后续研究提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 夯土类住宅的特点及其存在状况
• 1.1.1 夯土类住宅简介
• 1.1.2 夯土类住宅的历史演变
• 1.1.3 夯土类住宅的特点
• 1.2 农村夯土类建筑目前研究现状
• 1.2.1 国外研究方面
• 1.2.2 国内研究方面
• 1.3 本文研究的意义及主要工作
• 1.3.1 本文的研究意义
• 1.3.2 本文研究的主要内容
• 2 农村夯土类住宅的结构构成
• 2.1 农村夯土类住宅的传统建造材料
• 2.1.1 土体选取及其应用
• 2.1.2 木材的选取及其应用
• 2.2 农村夯土类住宅的常见结构类型
• 2.2.1 夯土墙体承重结构的常见类型
• 2.2.2 夯土墙体—木构架混合承重结构的常见类型
• 2.3 农村夯土类住宅的结构构造
• 2.3.1 基础的构造及地基处理方法
• 2.3.2 墙体的夯筑及其构造措施
• 2.3.3 屋盖的结构构造
• 2.3.4 木构件之间的连接
• 2.4 本章小结
• 3 夯土类住宅抗震性能分析基本理论及有限元模型建立
• 3.1 夯土类住宅抗震分析基本理论
• 3.1.1 结构频率及振型的求解
• 3.1.2 结构地震作用的计算
• 3.1.3 地震反应谱的确定
• 3.2 夯土类住宅材料本构模型的选取
• 3.2.1 夯土的计算模型
• 3.2.2 木结构的计算模型
• 3.3 夯土类住宅抗震分析基本假定及有限元模型的建立
• 3.3.1 结构分析的基本假定
• 3.3.2 结构分析所用到的单元类型
• 3.3.3 夯土类住宅参数确定及有限元模型的建立
• 3.4 本章小结
• 4 农村夯土类住宅抗震性能研究
• 4.1 夯土类住宅在重力作用下的受力变形特点
• 4.1.1 夯土墙体承重结构在重力作用下的受力变形特点
• 4.1.2 混合承重结构在重力作用下的受力变形特点
• 4.2 夯土类住宅频率及振型的计算
• 4.2.1 夯土墙体承重结构频率及振型的计算
• 4.2.2 混合体承重结构频率及振型的计算
• 4.3 夯土类住宅地震反应分析
• 4.3.1 夯土墙体承重结构地震反应分析
• 4.3.2 混合体承重结构地震反应分析
• 4.4 夯土类房屋结构性能对比分析
• 4.4.1 结构自重作用下结构的受力对比分析
• 4.4.2 夯土类房屋动力特性对比分析
• 4.4.3 纵向地震作用下结构的受力对比分析
• 4.4.4 横向地震作用下结构的受力对比分析
• 4.5 对传统夯土类建筑结构构造的改进意见
• 4.5.1 结构传力体系的选择
• 4.5.2 构件之间的连接
• 4.5.3 山墙中部纵向地震下外凸的改进方法
• 4.5.4 门窗洞口的处理
• 4.6 本章小结
• 5 农村夯土类住宅地震响应分析
• 5.1 地震响应分析理论
• 5.2 结构的时程分析法
• 5.2.1 时程分析法的主要步骤
• 5.2.2 时程分析输入地震波的选取及调整
• 5.3 计算结果分析
• 5.3.1 夯土墙体承重房屋在地震波下的动力响应
• 5.3.2 夯土墙体—木构架混合承重房屋在地震波下的动力响应
• 5.4 本章小结
• 6 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历及在学期间发表论文及研究成果