滑移隔震夯土房屋動(dòng)力響應(yīng)分析.pdf

1、夯土房屋是以木制或石制杵、錘等工具，將原狀土質(zhì)材料逐層夯實(shí)形成承重墻體的建筑，其為我國(guó)最具代表性的傳統(tǒng)民居形式之一，它不僅能滿(mǎn)足人們對(duì)居住的要求，而且具有低成本、良好的保溫隔熱性和優(yōu)異的可再生性等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，目前在我國(guó)部分農(nóng)村地區(qū)仍有廣泛應(yīng)用，并且在當(dāng)前生態(tài)文明和可持續(xù)發(fā)展背景下，夯土房屋這一綠色建筑具有良好的發(fā)展前景。
　　但夯土房屋結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度低、自重大、整體性差，加之夯土房屋多由當(dāng)?shù)毓そ硲{經(jīng)驗(yàn)建造，基本沒(méi)有考慮抗震設(shè)防，其抗震

2、能力低，在歷次地震中，大量夯土農(nóng)房出現(xiàn)墻倒屋塌，造成人身財(cái)產(chǎn)損失慘重，因此提高夯土房屋的抗震能力勢(shì)在必行，而隔震便是一種有效的方法，且摩擦滑移隔震技術(shù)具有造價(jià)低廉、技術(shù)簡(jiǎn)單易行等優(yōu)點(diǎn)，適合在我國(guó)經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后的村鎮(zhèn)地區(qū)推廣應(yīng)用。
　　因此，本文在“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題“傳統(tǒng)生土農(nóng)房綠色改良技術(shù)集成與示范”(2015BAL03B03)的支持下，以河南滎陽(yáng)農(nóng)村地區(qū)夯土房屋為分析原型，開(kāi)展滑移隔震夯土房屋與傳統(tǒng)夯土房屋的地震響應(yīng)對(duì)

3、比分析，并探討了摩擦系數(shù)對(duì)滑移隔震夯土房屋的影響，主要做了以下工作并得出相應(yīng)結(jié)論:
　　(1)通過(guò)實(shí)地調(diào)研，了解傳統(tǒng)夯土房屋的結(jié)構(gòu)形式和構(gòu)造做法，獲得結(jié)構(gòu)構(gòu)件的相關(guān)尺寸及所用材料，選擇常見(jiàn)的夯土墻承重房屋為分析原型，采用有限元法建立滑移隔震夯土房屋和傳統(tǒng)夯土房屋的三維空間模型，隔震層的滑移摩擦選用接觸單元實(shí)現(xiàn)，并使用數(shù)值積分法進(jìn)行分析，該計(jì)算模型和分析方法較為精確和全面。
　　(2)對(duì)滑移隔震夯土房屋和傳統(tǒng)夯土房屋進(jìn)行模態(tài)分

4、析，分析表明:傳統(tǒng)夯土房屋的第一、第五振型為縱向振動(dòng)和橫向振動(dòng)，第二、三、四階振型出現(xiàn)了不同程度的扭轉(zhuǎn)和局部振動(dòng)，隔震房屋減弱了局部振動(dòng)現(xiàn)象，變形和位移加入了結(jié)構(gòu)的整體平動(dòng)，且滑移隔震夯土房屋的基本周期相比傳統(tǒng)夯土房屋有所延長(zhǎng)。
　　(3)對(duì)滑移層摩擦系數(shù)為0.1的隔震夯土房屋和傳統(tǒng)夯土房屋沿縱橫兩個(gè)方向分別輸入地震波，進(jìn)行多遇、設(shè)防和罕遇地震作用下的動(dòng)力時(shí)程分析，得到兩種結(jié)構(gòu)的加速度響應(yīng)和位移響應(yīng)，結(jié)果表明:相比于傳統(tǒng)夯土房屋，

5、滑移隔震夯土房屋降低了結(jié)構(gòu)的加速度和墻體的相對(duì)位移反應(yīng)，其中，峰值加速度降低了20％～64％,最大相對(duì)位移減小了30％～52％，且地震強(qiáng)度越大，隔震效果越好。
　　(4)對(duì)滑移隔震夯土房屋在地震作用下的受力情況進(jìn)行分析，結(jié)果表明:滑移隔震夯土房屋的基底剪力減小了15％～67％，上部墻體的等效應(yīng)力值較傳統(tǒng)夯土房屋有不同程度的減小，且縱橫墻交接處、門(mén)窗洞口處和墻體底部的應(yīng)力集中現(xiàn)象得到了有效改善。
　　(5)在地震強(qiáng)度為220g

6、al時(shí)，對(duì)摩擦系數(shù)為0.1的隔震夯土房屋進(jìn)行了雙向水平地震反應(yīng)分析，分析表明:相較于單向地震作用，滑移隔震夯土房屋的加速度反應(yīng)減小了4％左右，上部墻體的相對(duì)位移減小了約25％，但隔震層的滑移位移增大較為明顯，其中，X向增大了約20％，Y向增大了約30％，因此，在確定隔震層最大位移時(shí)應(yīng)考慮雙向地震作用。
　　(6)對(duì)隔震層摩擦系數(shù)為0.03、0.05、0.1、0.12、0.15的滑移隔震夯土房屋進(jìn)行地震反應(yīng)分析，研究不同摩擦系數(shù)對(duì)滑