水平荷载作用下密肋复合墙结构的变形计算

密肋复合墙结构是近年来应用在住宅领域中的一种新型建筑结构体系,目前关于地震作用下密肋复合墙结构的变形计算方法尚不完善,采用等效剪力墙结构模型不能同时考虑密肋墙的有效弹性模量和有效面内剪切模量,导致等效模型在水平荷载作用下的变形与实际结构存在一定误差.在试验研究基础上,依据铁木辛柯剪切梁理论并考虑密肋墙体弹性常数取值和构造特点,建立了包含剪切变形在内的密肋复合墙侧移曲线方程;同匀质混凝土墙侧移方程相比,密肋墙侧移方程中的弹性常数是与墙体构造有关的变参数表达式.算例分析表明,等效混凝土墙结构模型的侧移变形计算结果较实际结构偏小,在中高层结构中表现尤为明显,可能引起不可忽略的误差而导致结构存在安全隐患;建议对等效混凝土墙模型的侧移变形结果进行修正,给出了初步的修正系数供工程设计参考.     

横向荷载作用下密肋复合墙体计算模型及承载力计算方法研究

在横向荷载作用下,假设密肋复合墙体结构为夹层悬臂梁,提出其计算模型,根据变形协调原理对其进行受力分析,建立了结构横向位移及各组成构件承受剪力和弯矩的表达式,给出了密肋复合墙体结构在横向荷载作用下各组成构件荷载分配的比例关系,并通过内墙板的抗剪承载力公式予以验证。与试验结果对比分析表明:模型计算结果吻合较好,本文提出的横向荷载作用下计算模型及抗剪承载力计算公式具有一定精度,适合用于密肋复合墙体的计算分析。     

农村夯土类建筑地震反应分析

以农村地区大量现存的墙体承重类夯土结构房屋为研究对象,建立有限元分析模型,利用子空间迭代法计算结构的自振周期和振型;通过地震反应谱分析探讨了此类结构在地震作用下的受力变形特点.分析结果表明:结构在纵向地震作用下位移最大;纵横墙连接处,尤其是檩条和墙体连接处是结构的脆弱部位,这些部位的失效将会导致屋盖的破坏甚至是整个结构的倒塌.文中的研究结果将为此类房屋的建造和改造提供技术参考.     

甘肃武都典型夯土民房承重墙体抗剪强度试验研究

武都是甘肃省典型夯土民房使用地区.试验中使用武都当地常用土料,完全按照当地施工工艺夯筑两片夯土墙体试件,利用伪静力方法研究墙体抗剪强度.结果显示:(1)上覆荷载对夯土墙体的水平承载力和变形影响较大,随着上覆荷载从10 kN增加到18 kN,开裂荷载和极限荷载分别增加了217％和359％,极限顶点位移则降低了30％;(2)在水平往复荷载的作用下,夯土墙体始终沿着夯土层间水平和垂直接触裂缝处产生破坏,最终碎裂成块体.最后提出了使用铁丝网来加固现存夯土民房承重墙体的建议.     

邀山阁游客流量控制研究

邀山阁是一座4层砖石结构楼阁,目前西北角墙体倾斜严重且墙体、石柱存在竖向裂缝。基于保护邀山阁的需要,应用等效体积单元（RVE）进行墙体的有限元分析,通过调整弹性模量和优化有限元模型来模拟砌体带裂缝时的工作状态;在应力值及其变化值比较大的关键部位选取了26个控制点,进行应力包络分析;在合理的安全系数和游客荷载最不利工况下,得到了邀山阁游客的合理控制数量。本研究将有益于古建筑的长期保护和合理开发利用。     

预应力混凝土圆形储煤筒仓地震反应分析

使用ANSYS软件对一大直径预应力混凝土圆形储煤筒仓结构建立了有限元模型,以储料质量沿高度分布不变为原则,采用施加质量单元的方法模拟储料的分布,通过对预应力混凝土筒仓进行地震作用下的受力、变形分析,研究了预应力混凝土筒仓结构的受力性能及整体抗震性能,同时分析了筒仓结构地震作用简化计算方法的可行性.分析结果表明,水平地震作用对筒仓预应力结构部分的环向力无显著影响,预应力筒仓结构具有良好的抗侧力性能;同时,在结构基本振型指数选取合理时,采用底部剪力法估算筒仓水平地震作用是可行的.所得结果可为同类筒仓结构的地震反应分析提供参考.     

钢丝网灌浆(SRG)加固受损多层砌体墙体抗震性能试验研究

应用钢丝网灌浆加固技术（SRG）修复村镇砌体结构具有施工简单、造价低廉以及性能优越等优点。先对一多层砌体结构开洞墙体模型进行抗震性能拟静力试验,后采用SRG技术加固受损墙体再次进行同条件试验。对比分析了加固前后墙体的破坏现象、滞回性能、刚度退化规律、耗能特性、延性与变形特征等抗震性能。试验结果表明:采用SRG技术加固受损砌体结构的破坏模式更为合理,墙体承载力、变形性能及耗能特性亦可显著提升。研究结果揭示了SRG技术加固受损砌体结构的实效性,为其在村镇建筑加固领域的应用提供技术支持。     

BFG增强蒸压加气混凝土砌块填充墙框架抗震性能试验研究

大量震害表明,在强震作用下传统填充墙框架结构的填充墙与框架之间相互作用非常复杂,破坏严重。为改善填充墙框架结构的抗震性能,本文采用适应我国墙材革新所倡导的蒸压加气混凝土砌块作为墙体材料,利用玄武岩纤维格栅(BFG)替代钢筋作为填充墙墙体内的拉结材料,设计了两种不同的填充墙与框架的柔性连接方式,对填充墙框架进行了拟静力试验研究。分析了其破坏特征、滞回曲线特性、骨架曲线、墙体延性、强度衰减、刚度退化以及累积耗能。结果表明,在水平荷载作用下,采用柔性连接方式的填充墙对框架承载能力影响不大,不会因框架在平面内发生较大位移而导致墙体严重破坏,且采用本文提出的平板连接方式的填充墙对框架抗侧刚度几乎没有影响,其破坏模式更为合理;同时,墙体内配置的玄武岩纤维格栅延缓了墙体的开裂,对墙体变形构成有效约束。     

甘肃典型夯土民房承重墙体加固试验研究

武都是甘肃省典型夯土民房使用地区,研究其夯土民房的抗震性能对于防灾减灾具有重要意义。在试验中,使用武都当地常用土料,完全按照其施工工艺夯筑4片夯土墙体试件,利用伪静力方法研究了素土墙体与使用铁丝网加固墙体的抗剪强度。结果显示：①在竖向荷载10 kN条件下,加固墙体试件较素土墙体试件的水平开裂荷载和极限荷载分别增长了73%和38%,在竖向荷载18 kN条件下,加固墙体试件素土墙体试件的水平开裂荷载和极限荷载分别增长了76%和5%;②随着竖向荷载从10 kN增加到18 kN,素土墙体试件的水平开裂荷载与极限荷载分别增长了217%和359%,加固墙体试件的水平开裂荷载与极限荷载则增长了223%和249%;③在水平往复荷载的作用下,夯土墙体始终沿着夯土层间的水平和垂直接触裂缝产生破坏,最终碎裂成块体。     

墙体开洞影响下房屋砖砌体结构地震易损性分析

为获取可靠的墙体开洞影响下房屋砖砌体结构地震易损性分析结果,采用ABAQUS有限元分析软件构建房屋砖砌体结构墙体模型,设置合理的墙体模型参数和数值模拟参数;对比模拟数值与以往研究的测试值,证明所构建模型参数取值合理;将截取的峰值段江油地震波作为上述模型的地震动输入,根据测得的房屋砖砌体结构的力学变化数据,分析房屋砖砌体结构的地震易损性。分析结果表明:地震情况下,随着墙体开洞率的增加,墙体荷载能力下降、墙体水平承载力增长幅度降低、墙体相对刚度退化率增加;墙体开洞数量越多,房屋砖砌体结构侧向刚度下降越快。因此分析得出墙体开洞率大、墙体开洞数量多,房屋砖砌体结构的地震易损性越显著。     

竹片网水泥砂浆加固承重夯土墙体抗震试验研究

为了提高村镇承重夯土墙体的抗震性能,对2片竹片网水泥砂浆加固墙体和1片未加固对比墙进行拟静力试验,研究其破坏形态、水平承载力、滞回性能和耗能等抗震性能。试验结果表明:与未加固夯土墙体相比,加固后墙体的受力性能、变形性能及耗能能力均得到明显改善;同等加固水平下:斜放竹片网对夯土墙承载力的提高显著,相比对比试件峰值荷载和极限荷载分别提高82.58%和76.97%;正放竹片网加固的墙体滞回曲线更加饱满,骨架曲线下降更加平缓,变形能力和耗能提高更加明显,相比对比试件峰值位移和极限位移分别提高63.33%和327.69%,耗能提高了781%,且正放竹片网加固施工方便,可提倡应用。总之,竹片网水泥砂浆加固方法生态经济,可明显减轻墙体的破坏,有效改善墙体抗震性能,研究成果可对村镇夯土建筑实地加固提供参考。     

地震作用下夯土城墙动力响应分析——以山丹明长城为例

2022年1月8日门源M6.9地震造成山丹明长城局部破坏。为研究此次地震作用下夯土城墙的动力响应与破坏特征,基于地震现场考察结果,采用振幅等效处理后的记录地震波为输入地震动,开展双向地震荷载作用下夯土城墙的动力响应数值分析,研究不同位置测点的最大位移、峰值加速度与墙体应力分布特征,探讨地震导致夯土城墙破坏的主要内因。研究结果表明：双向地震荷载作用下,墙体位移和峰值加速度(PGA)随着高度的增加逐渐增加,但距墙体底部0.5 m高度范围内PGA放大效应不明显,最大位移、加速度均出现在墙体顶部裂缝位置处;水平地震荷载作用下墙体的地震动响应更为显著;墙体的最大主应力、最大剪应力均出现在有裂缝处的底端掏蚀悬空部位,墙体裂缝、夯筑搭接、掏蚀悬空处应力集中明显;裂缝对夯土城墙的地震动放大效应在一定高度范围内表现为弱化作用,但随高度增加逐渐过渡为强化作用;裂缝可显著增强墙体顶部地震动响应,可能是本次地震诱发城墙破坏的主要内因。研究成果可为古城墙遗址的加固修缮提供科学指导。     

夯土住宅结构性能分析及加固方法

以现存夯土住宅为研究对象,在获得实地调研数据的基础上,建立有限元分析模型。通过静力分析、地震反应谱分析,探讨了夯土住宅的受力变形特点,结果表明檩-墙连接部位、山墙中部以及纵墙顶面部位是结构的薄弱部位。针对上述问题,提出了分别在檩条下设置弧形垫块、山墙外设置扶壁柱和纵墙顶面设置木圈梁的解决方法,并通过分析证明了其合理性,以供此类建筑的加固改造参考。     

夯土长城墙体掏蚀失稳机理研究

基于明代夯土长城甘肃山丹段的野外现场调查和室内试验建立了夯土长城掏蚀墙体稳定性分析模型和动力时程分析模型,计算分析了夯土墙体在自重和地震作用下墙体的稳定系数和动力响应规律。结果表明:在自重作用下掏蚀墙体稳定系数是掏蚀深度的二次函数,山丹段墙体在自重作用下处于稳定状态,墙体最大掏蚀深度为0.778 m;山丹段墙体掏蚀深度小于极限掏蚀深度,仍能抵御8度地震作用;夯土墙体峰值加速度最大值出现在墙体掏蚀部位顶侧,比墙根峰值加速度大1.28倍。本文研究成果可为河西地区土遗址保护提供参考。     

Phasing issues in the seismic response of yielding,gravity-type earth retaining walls – Overview and results from a FEM study

An overview of past and recent developments on the subject of seismic earth pressures on yielding, gravity-type walls, retaining cohesionless backfill, is first presented, focusing on available data on the issue of phase difference that develops between the peak values of wall inertia and seismic earth thrust increment. The results of a FEM parametric study are next presented regarding the dependence on the resulting dynamic earth thrust reduction – acting on the time of peak wall inertia – on backfill rigidity, wall height, and shaking characteristics. The reliability of the numerical analyses was verified by modeling centrifuge tests reported by Nakamura [24] and successfully comparing measured vs. computed behavior. The results of the parametric analyses indicate that the seismic active earth thrust, acting on the wall at the time of maximum wall inertia, is significantly reduced (compared to its peak value) with increasing shaking intensity of backfill, increasing wall displacements, increasing wall height, and decreasing backfill rigidity. No systematic dependence on the ratio of input motion frequency to the natural frequency of the backfill (f/f₁) was observed. The above findings: (1) verify earlier experimental and numerical results, (2) explain the reported lack of damage to retaining walls under strong ground shaking, and (3) indicate the need for revising the pertinent provisions of current seismic codes. Graphs summarizing the results of the numerical analyses are presented which may be used as a guide for selecting the magnitude of seismic active earth thrust that needs to be taken into account in the design of the examined type of earth retaining walls.     

Assessment of the influence of horizontal diaphragms on the seismic performance of vernacular buildings

The awareness and preservation of the vernacular heritage and traditional construction techniques and materials is crucial as a key element of cultural identity. However, vernacular architecture located in earthquake prone areas can show a particularly poor seismic performance because of inadequate construction practices resulting from economic restraints and lack of resources. The horizontal diaphragms are one of the key aspects influencing the seismic behavior of buildings because of their major role transmitting the seismic actions to the vertical resisting elements of the structure. This paper presents a numerical parametric study adopted to understand the seismic behavior and resisting mechanisms of vernacular buildings according to the type of horizontal diaphragm considered. Detailed finite element modeling and nonlinear static (pushover) analyses were used to perform the thorough parametric study aimed at the evaluation and quantification of the influence of the type of diaphragm in the seismic behavior of vernacular buildings. The reference models used for this study simulate representative rammed earth and stone masonry vernacular buildings commonly found in the South of Portugal. Therefore, this paper also contributes for a better insight of the structural behavior of vernacular earthen and stone masonry typologies under seismic loading.     

静力作用下夯土遗址根部掏蚀失稳机制实验研究

根部掏蚀是土遗址坍塌的主要因素。关于土遗址掏蚀失稳机理已有众多研究成果,但主要基于数值模拟和理论分析,等比例进行根部掏蚀实验的研究较少。基于夯土遗址掏蚀调查研究,制作1∶1夯土墙体模型,通过墙体根部掏蚀实验和数值模拟对其失稳机制进行研究。实验结果表明:掏蚀深度小于20%时,墙体应力变化很小;掏蚀深度大于20%时,墙体出现偏应力,并且快速增大;掏蚀深度为45%时,墙体发生倾倒破坏。在实验过程中,墙体应力重分布主要发生在掏蚀阶段,掏蚀稳定后应力变化不明显;墙体倾倒破坏过程非常迅速,整体表现为刚性倾倒,从夯层根部层界面拉裂是主要破坏模式,其应力应变特征与数值模拟结果相吻合。研究成果可为夯土遗址根部保护和夯筑支顶加固提供参考依据。