砌體模型隔震試驗(yàn)研究

摘要：針對(duì)農(nóng)村民居低矮房屋抗震能力普遍不足的現(xiàn)狀，提出一種新型、經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單、可靠的隔震技術(shù)：鋼筋

瀝青復(fù)合隔震墩技術(shù).根據(jù)相關(guān)理論設(shè)計(jì)了相應(yīng)的隔震墩試件，進(jìn)行了砌體模型房屋隔震試驗(yàn)研究.結(jié)果表明，在加速度峰值0.3 g以下時(shí)，隔震墩鋼筋處于彈性工作狀態(tài)，震后能自動(dòng)復(fù)位.隔震墩加速度折減系數(shù)在0.14～0.67之間，具有很好的減震效果，并且對(duì)高頻波形的過(guò)濾作用尤為明顯.設(shè)置隔震墩后上部結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造要求可相應(yīng)降低，將節(jié)省的資金用于隔震體系的建設(shè)，基本不增加房屋整體造價(jià).

關(guān)鍵詞：農(nóng)村民居；隔震技術(shù)；鋼筋

瀝青復(fù)合隔震墩

中圖分類號(hào)： TU352.12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AResearch on Isolation Properties of Masonry Model

在各種自然災(zāi)害造成的死亡人員中，地震災(zāi)害約占51％，為群災(zāi)之首.在農(nóng)村民居抗震方面，國(guó)家和地方的資金主要投入在災(zāi)后恢復(fù)和重建方面，據(jù)災(zāi)后統(tǒng)計(jì)，汶川大地震共造成694．5萬(wàn)間房屋倒塌，2 434．3萬(wàn)間房屋損壞，其中大部分是農(nóng)村民房，災(zāi)后重建投入高達(dá)1 130億元［1］.如果這些資金全部或部分用于震前對(duì)農(nóng)村房屋采取抗震措施，這對(duì)減少地震人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失將會(huì)發(fā)揮重大作用.

農(nóng)村民居的抗震水平可以反映一個(gè)國(guó)家建筑工程的整體抗震能力，今后隨著經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，國(guó)家對(duì)民居的抗震要求也會(huì)越來(lái)越高.對(duì)于一個(gè)絕大多數(shù)為農(nóng)村人口的農(nóng)業(yè)大國(guó)，為中國(guó)的農(nóng)村地區(qū)建造農(nóng)民用得起的廉價(jià)抗震房屋，應(yīng)該是一個(gè)地震工程研究人員努力工作、學(xué)習(xí)研究的重要課題.1 鋼筋

瀝青復(fù)合隔震墩隔震技術(shù)

在基礎(chǔ)隔震方面，眾多在理論上可行的隔震減震技術(shù)，卻無(wú)法在現(xiàn)實(shí)中推廣使用，其原因是因?yàn)槠渲写蠖鄶?shù)造價(jià)較為昂貴，施工較為復(fù)雜，震后修復(fù)較為困難.根據(jù)本課題組已有的研究成果，提出了非常適合農(nóng)村低矮房屋的隔震抗震方法，即采用鋼筋

瀝青復(fù)合隔震墩隔震技術(shù).

鋼筋

瀝青復(fù)合隔震墩由上、下鋼筋混凝土墩塊、隔震豎向鋼筋、側(cè)向混凝土墩壁、縫隙間瀝青油膏組成.采用預(yù)制形式，裝配簡(jiǎn)便，避免了基礎(chǔ)隔震建造時(shí)的濕作業(yè)，并且由于價(jià)格低廉、取材方便、施工便捷以及良好的耐久性等優(yōu)點(diǎn)，非常適合于我國(guó)廣大農(nóng)村地區(qū).

隔震墩基本構(gòu)造如圖1所示，其隔震鋼筋凈高度一般為200～300 mm(可根據(jù)實(shí)際工程設(shè)計(jì)不同高度，隔震鋼筋設(shè)計(jì)理論詳見(jiàn)文獻(xiàn)［2］)，豎向隔震鋼筋為主要的受力構(gòu)件，其水平剛度較小，可延長(zhǎng)上部結(jié)構(gòu)的水平自振周期，且具有較好的彈性恢復(fù)特性.設(shè)計(jì)時(shí)采用考慮地震作用與上部結(jié)構(gòu)重力共同作用的鋼筋強(qiáng)度和鋼筋豎向穩(wěn)定性兩個(gè)指標(biāo)來(lái)控制.忽略墩臂的豎向承載能力以及瀝青油膏對(duì)水平剛度和阻尼的影響.混凝土墩壁及墩塊設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，只需要承載力大于上部結(jié)構(gòu)荷載的設(shè)計(jì)值并配置必要的構(gòu)造鋼筋即可.

在小震情況下，鋼筋處于彈性狀態(tài)且具有恢復(fù)力，同時(shí)承受水平地震作用，變形主要集中在隔震支座，上部結(jié)構(gòu)作水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所受到的地震作用很小，甚至只有彈性變形運(yùn)動(dòng)，大大減小了地震對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，達(dá)到“小震不壞”的目的.此時(shí)，隔震鋼筋在彈性工作范圍內(nèi)，由于側(cè)墩臂與上墩塊之間有5～10 mm的間隙，墩臂并未與上部結(jié)構(gòu)直接接觸，不承受上部結(jié)構(gòu)的荷載.在罕遇地震作用下，隔震鋼筋屈服產(chǎn)生較大的水平側(cè)移引起隔震墩上墩塊高度降低，上墩塊連同上部結(jié)構(gòu)會(huì)落在墩臂上繼續(xù)滑動(dòng)，達(dá)到“大震不倒”的目的，此時(shí)由墩臂承受上部結(jié)構(gòu)的豎向荷載，并限制了鋼筋水平位移的持續(xù)增大.

4 結(jié)論

1)試驗(yàn)證明，由于設(shè)置鋼筋瀝青復(fù)合隔震墩，有效地降低了上部結(jié)構(gòu)加速度幅值，具有較好的減震效果.隔震墩豎向鋼筋可以較好地復(fù)位，從另一方面也證明，按照參考文獻(xiàn)［2］的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)隔震墩的理論是正確的.

2)隔震墩產(chǎn)生塑性變形后，墩壁仍可承受上部結(jié)構(gòu)荷載，不會(huì)致使上部房屋傾覆倒塌.

3)墩壁間包裹豎向隔震鋼筋的瀝青油膏被擠出后，豎向鋼筋并未暴露，仍可起到保護(hù)鋼筋防止鋼筋生銹的作用.其耐久性（僅考慮防銹）據(jù)相關(guān)資料證明要高于環(huán)氧樹(shù)脂材料，即老化時(shí)間至少50年.瀝青油膏對(duì)隔震墩的抗震性能的影響，如何在設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮其阻尼及耐久性問(wèn)題將在后一步研究中深入進(jìn)行.

4)整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，上部隔震墩整體工作，證明試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)在空心樓板的表面采用復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)面層整體化的方法是可行的，樓板全表面增設(shè)的復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)，很好的將各個(gè)獨(dú)立的空心平板連接為整體，滿足地震設(shè)防地區(qū)樓板整體性的要求.

5)本次試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)時(shí)未采用相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施，試驗(yàn)中房屋的工作性能均滿足7度抗震設(shè)防對(duì)應(yīng)的小震、中震和大震的要求.表明隔震后的上部結(jié)構(gòu)可降低相應(yīng)抗震構(gòu)造措施，將上部結(jié)構(gòu)降低相應(yīng)抗震構(gòu)造措施時(shí)節(jié)省的資金用于這種新型的隔震層，基本不增加房屋整體造價(jià)，相對(duì)于二至三層房屋時(shí)經(jīng)濟(jì)效益尤為明顯.加上隔震墩具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、安裝方便的特點(diǎn)，特別適合于在廣大農(nóng)村地區(qū)推廣應(yīng)用.參考文獻(xiàn)

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