村镇砌体结构房屋基础隔震抗震性能研究

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村镇建筑在地震作用下的倒塌和破坏是造成人员伤亡和经济财产损失的重要原因。如何提高村镇建筑的抗震性能,是我国实施乡村振兴发展战略和新型城镇化面临的主要课题。采用基础隔震技术提高村镇建筑的抗震性能,对于保障村镇建筑在地震作用下的安全性,具有重大现实意义和应用前景。本文对应用低成本简易叠层橡胶隔震支座的村镇砌体结构房屋进行抗震性能研究,主要研究内容和结论如下:(1)采用ABAQUS有限元软件及其破坏准则模拟砌体墙片的低周反复加载试验,对比试验结果中的各项抗震性能指标,验证了砌体墙片模型的合理性。基于ABAQUS有限元软件,将隔震支座简化为弹簧-阻尼模型,对比分析隔震支座拟动力实验数据,验证了弹簧-阻尼简化模型的合理性。(2)采用集中质量模型建立不同周期的固定基础结构和基础隔震结构分析模型,采用5种地震记录缩放方法对地震记录缩放,进行动力时程反应分析,通过分析结构顶层加速度峰值的变异系数,确定了适合不同周期固定基础结构和隔震结构的地震记录缩放方法。(3)采用ABAQUS有限元软件建立结构三维有限元模型,即固定基础结构模型和基础隔震结构模型,采用模态分析验证了各模型的合理性,并进行振型分解反应谱分析,对比分析各模型在弹性阶段的抗震性能。结果表明:基础隔震结构最大的水平位移主要集中在隔震层,上部结构处于整体平动状态,基础隔震层起到了良好的隔震作用。(4)根据结构场地特征、设防烈度及地震波选取和缩放原则,对上述两种情况的有限元模型进行动力时程分析,选取具有代表性的结点,对地震响应中的位移、加速度及基底剪力等进行分析,研究基础隔震结构的抗震性能。研究表明:固定基础结构模型满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的建筑抗震三水准设防目标要求;固定基础结构模型在8度罕遇地震作用下处于严重破坏状态,但是基础隔震结构模型在8度罕遇地震作用下处于基本完好状态,这是由于隔震层增加了结构模型的基本周期,并吸收了地震波的能量,大大降低了上部结构的地震响应。基础隔震能够明显地提高砌体结构房屋的抗震性能。
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