砌体模型隔震试验研究 (1)

1、砌体模型隔震试验研究 (1)    低矮房屋抗震能力普遍不足的现状,提出一种新型、经济、简单、可靠的隔震技术：钢筋沥青复合隔震墩技术.根据相关理论设计了相应的隔震墩试件，进行了砌体模型房屋隔震试验研究.结果表明,在加速度峰值0.3 g以下时，隔震墩钢筋处于弹性工作状态，震后能自动复位.隔震墩加速度折减系数在0.140.67之间，具有很好的减震效果，并且对高频波形的过滤作用尤为明显.设置隔震墩后上部结构的抗震构造要求可相应降低，将节省的资金用于隔震体系的建设，基本不增加房屋整体造价.关键词：农村民居；隔震技术；钢筋沥青复合隔震墩中图分类号： TU352.1

2、2 文献标识码：AResearch on Isolation Properties of Masonry Model在各种自然灾害造成的死亡人员中，地震灾害约占51，为群灾之首.在农村民居抗震方面，国家和地方的资金主要投入在灾后恢复和重建方面，据灾后统计，汶川大地震共造成6945万间房屋倒塌，2 4343万间房屋损坏，其中大部分是农村民房，灾后重建投入高达1 130亿元1.如果这些资金全部或部分用于震前对农村房屋采取抗震措施，这对减少地震人员伤亡和经济损失将会发挥重大作用.农村民居的抗震水平可以反映一个国家建筑工程的整体抗震能力，今后随着经济水平的发展，国家对民居的抗震要求也会越来越高.对于一

3、个绝大多数为农村人口的农业大国，为中国的农村地区建造农民用得起的廉价抗震房屋，应该是一个地震工程研究人员努力工作、学习研究的重要课题.1 钢筋沥青复合隔震墩隔震技术在基础隔震方面，众多在理论上可行的隔震减震技术，却无法在现实中推广使用，其原因是因为其中大多数造价较为昂贵，施工较为复杂，震后修复较为困难.根据本课题组已有的研究成果，提出了非常适合农村低矮房屋的隔震抗震方法，即采用钢筋沥青复合隔震墩隔震技术.钢筋沥青复合隔震墩由上、下钢筋混凝土墩块、隔震竖向钢筋、侧向混凝土墩壁、缝隙间沥青油膏组成.采用预制形式，装配简便，避免了基础隔震建造时的湿作业，并且由于价格低廉、取材方便、施工便捷以及良好的

4、耐久性等优点，非常适合于我国广大农村地区.隔震墩基本构造如图1所示，其隔震钢筋净高度一般为200300 mm(可根据实际工程设计不同高度，隔震钢筋设计理论详见文献2)，竖向隔震钢筋为主要的受力构件，其水平刚度较小，可延长上部结构的水平自振周期，且具有较好的弹性恢复特性.设计时采用考虑地震作用与上部结构重力共同作用的钢筋强度和钢筋竖向稳定性两个指标来控制.忽略墩臂的竖向承载能力以及沥青油膏对水平刚度和阻尼的影响.混凝土墩壁及墩块设计简单，只需要承载力大于上部结构荷载的设计值并配置必要的构造钢筋即可.在小震情况下，钢筋处于弹性状态且具有恢复力，同时承受水平地震作用，变形主要集中在隔震支座，上部结构

5、作水平往复运动，所受到的地震作用很小，甚至只有弹性变形运动，大大减小了地震对结构的影响，达到“小震不坏”的目的.此时，隔震钢筋在弹性工作范围内，由于侧墩臂与上墩块之间有510 mm的间隙，墩臂并未与上部结构直接接触，不承受上部结构的荷载.在罕遇地震作用下，隔震钢筋屈服产生较大的水平侧移引起隔震墩上墩块高度降低，上墩块连同上部结构会落在墩臂上继续滑动，达到“大震不倒”的目的，此时由墩臂承受上部结构的竖向荷载，并限制了钢筋水平位移的持续增大.4 结论1)试验证明，由于设置钢筋沥青复合隔震墩,有效地降低了上部结构加速度幅值,具有较好的减震效果.隔震墩竖向钢筋可以较好地复位，从另一方面也证明，按照参考

6、文献2的设计方法设计隔震墩的理论是正确的.2)隔震墩产生塑性变形后，墩壁仍可承受上部结构荷载，不会致使上部房屋倾覆倒塌.3)墩壁间包裹竖向隔震钢筋的沥青油膏被挤出后，竖向钢筋并未暴露，仍可起到保护钢筋防止钢筋生锈的作用.其耐久性（仅考虑防锈）据相关资料证明要高于环氧树脂材料，即老化时间至少50年.沥青油膏对隔震墩的抗震性能的影响，如何在设计过程中考虑其阻尼及耐久性问题将在后一步研究中深入进行.4)整个试验过程中，上部隔震墩整体工作，证明试验设计时在空心楼板的表面采用复合砂浆钢筋网面层整体化的方法是可行的，楼板全表面增设的复合砂浆钢筋网，很好的将各个独立的空心 平板连接为整体，满足地震设防地区楼

7、板整体性的要求.5)本次试验模型设计时未采用相应的抗震构造措施，试验中房屋的工作性能均满足7度抗震设防对应的小震、中震和大震的要求.表明隔震后的上部结构可降低相应抗震构造措施，将上部结构降低相应抗震构造措施时节省的资金用于这种新型的隔震层，基本不增加房屋整体造价，相对于二至三层房屋时经济效益尤为明显.加上隔震墩具有构造简单、安装方便的特点，特别适合于在广大农村地区推广应用.参考文献1 尚守平，刘可，周志锦农村民居隔震技术J施工技术，2009,38(2)：97-99.SHANG Shouping，LIU Ke，ZHOU ZhijinSeismic isolation technology of

8、rurlal bulidingsJConstruction Technology, 2009,38(2)：97-99.(In Chinese)2 尚守平，刘可基础隔震的试验研究D长沙：湖南大学土木工程学院，2010.SHANG Shouping，LIU Ke Experimental study on base isolationDChangsha：Civil Engineering College Hunan University，2010.(In Chinese) 守平，石宇峰钢筋沥青复合隔震层中沥青油膏隔震性能研究D长沙：湖南大学土木工程学院，2010SHANG Shouping，SHI

9、 YufengResearch on seismic isolation performance of asphalt ointment of steelasphalt isolation layDChangsha：Civil Engineering College Hunan University，2010.(In Chinese)4 尚守平，姚菲，刘可 一种新型隔震层的构造及振动台试验研究J土木工程学报，2011，44(2)：36-41.SHANG Shouping，YAO Fei，LIU KeStudyofthestructureofanewtypeofisolation layer a

10、nd shaking table testJ China Civil Engineering Journal，2011，44(2)：36-41. (In Chinese)5 尚守平，周志锦一种钢筋沥青复合隔震层研究D长沙：湖南大学土木工程学院，2009.SHANG Shouping，ZHOU ZhijinResearch on seismic isolation performance of steelasphalt isolation layD. Changsha：Civil Engineering College Hunan University，2009. (In Chinese)6 窦

11、远明砂垫层隔震性能的试验研究J建筑结构学报，2005,26(1)：125-128.DOU YuanmingAn experimental study of isolating properties of sand cushionJOrdnance Industry Autonmation，2005,26 (1)：125-128. (In Chinese)7 杨佑发，周福霖隔震结构地震反应分析的实用计算方法J世界地震工程，2000，16(1)：41-46.YANG Youfa，ZHOU FulinA practical method for analysis of seismic respons

12、e of baseisolated structuresJ. World Information on Earthquake Engineering，2000,16 (1)：41-46. (In Chinese)8 刘光文隔震结构设计加速度反应谱的取值研究J振动与冲击，2010, 29 (4)：180-188.LIU GuangwenModified equation for long period part of design response spectrum of an isolated structureJJournal of Vibration And Shock, 2010, 29

13、 (4)：180-188. (In Chinese) 平板连接为整体，满足地震设防地区楼板整体性的要求.5)本次试验模型设计时未采用相应的抗震构造措施，试验中房屋的工作性能均满足7度抗震设防对应的小震、中震和大震的要求.表明隔震后的上部结构可降低相应抗震构造措施，将上部结构降低相应抗震构造措施时节省的资金用于这种新型的隔震层，基本不增加房屋整体造价，相对于二至三层房屋时经济效益尤为明显.加上隔震墩具有构造简单、安装方便的特点，特别适合于在广大农村地区推广应用.参考文献1 尚守平，刘可，周志锦农村民居隔震技术J施工技术，2009,38(2)：97-99.SHANG Shouping，LIU Ke

14、，ZHOU ZhijinSeismic isolation technology of rurlal bulidingsJConstruction Technology, 2009,38(2)：97-99.(In Chinese)2 尚守平，刘可基础隔震的试验研究D长沙：湖南大学土木工程学院，2010.SHANG Shouping，LIU Ke Experimental study on base isolationDChangsha：Civil Engineering College Hunan University，2010.(In Chinese) 守平，石宇峰钢筋沥青复合隔震层中沥青油

15、膏隔震性能研究D长沙：湖南大学土木工程学院，2010SHANG Shouping，SHI YufengResearch on seismic isolation performance of asphalt ointment of steelasphalt isolation layDChangsha：Civil Engineering College Hunan University，2010.(In Chinese)4 尚守平，姚菲，刘可 一种新型隔震层的构造及振动台试验研究J土木工程学报，2011，44(2)：36-41.SHANG Shouping，YAO Fei，LIU KeStud

16、yofthestructureofanewtypeofisolation layer and shaking table testJ China Civil Engineering Journal，2011，44(2)：36-41. (In Chinese)5 尚守平，周志锦一种钢筋沥青复合隔震层研究D长沙：湖南大学土木工程学院，2009.SHANG Shouping，ZHOU ZhijinResearch on seismic isolation performance of steelasphalt isolation layD. Changsha：Civil Engineering Co

17、llege Hunan University，2009. (In Chinese)6 窦远明砂垫层隔震性能的试验研究J建筑结构学报，2005,26(1)：125-128.DOU YuanmingAn experimental study of isolating properties of sand cushionJOrdnance Industry Autonmation，2005,26 (1)：125-128. (In Chinese)7 杨佑发，周福霖隔震结构地震反应分析的实用计算方法J世界地震工程，2000，16(1)：41-46.YANG Youfa，ZHOU FulinA practical method for analysis of seismic response of baseisolated structuresJ. World Information on E