村镇建筑砂垫层摩擦滑移隔震性能试验研究

摘要

自唐山地震以来,我国先后发生了几十次破坏性地震,且大多数都发生在村镇地区,尤其是2008年5.12汶川大地震给人民生命财产造成了巨大损失。由于广大村镇地区经济落后,建筑抗震设防缺失,在遭受同等地震烈度情况下,农村人口伤亡和建筑震害程度要远高于城市地区。提高村镇建筑抗震能力已成为我国抗震减灾事业中的一个重要课题。
　　本文通过分析村镇建筑结构形式及其在地震中产生的破坏类型,指出现有村镇建筑抗震设防存在的缺陷。结合波在砂土中传播时能量的衰减规律、砂垫层隔震减震原理及其自身优势,指出砂垫层隔震减震技术适用于我国村镇建筑抗震减灾。结合滑移隔振原理,分析了砂垫层隔震结构计算模型和运动方程。为了明确砂垫层摩擦滑移隔震性能,进行了一系列的试验研究及理论分析,主要包含以下几个方面:
　　1、进行了不同粒径的砂材料与混凝土板间的抗滑试验以及摩擦滑移带试验,分析了两者间的摩擦系数,总结了竖向应力对摩擦系数的影响,研究了不同粒径砂内部颗粒的摩擦滑移性能。
　　2、通过对现有隔震减震效果评判方法进行分析,指出因质点系不同及质点运动存在相对性,采用反应加速度和输入加速度进行比较分析隔震效果存在一定的问题。从滑移隔震体系力的传递途径的角度,提出了采用动量变化率分析隔震效果的方法。
　　3、利用振动台进行了不同粒径砂、不同厚度的砂垫层隔震减震性能研究。试验中用混凝土试块模拟建筑结构,对各类型砂垫层输入加速度峰值大小不同的三种地震波。当输入地震波时,试块与垫层之间产生相对滑移,使地震能量通过摩擦耗能衰减;垫层受力发生剪切变形,垫层内部颗粒间滑移耗能。试验表明砂垫层采用粒径较大的单一粒径砂隔震效果较好;隔震效果随垫层厚度的增加而显著增加;而且垫层内部耗能效果比基础滑移摩擦耗能更明显。
　　因此,在应用砂垫层作为隔震减震技术时,推荐适当加大垫层厚度,并采用摩擦系数较小、粒径较大的单一粒径砂作为垫层材料。

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1 绪论

1.1课题背景

1.2村镇建筑现状

1.3建筑抗震技术研究现状

1.4村镇建筑抗震设防存在的问题

1.5课题的研究意义及研究内容

2 砂垫层隔震结构动力学模型研究

2.1砂垫层隔震介绍

2.2滑移隔震原理分析

2.3滑移隔震计算模型研究

2.4本章小结

3 砂垫层摩擦滑移性能静力试验研究

3.1试验设备

3.2试验材料

3.3砂材料与混凝土板之间的抗滑试验研究

3.4砂垫层摩擦滑移带试验研究

3.5本章小结

4 砂垫层隔震性能的振动台试验研究

4.1试验设备

4.2试验容器及模型设计

4.3试验方案设计

4.4振动台试验

4.5滑移隔震减震率研究

4.6试验数据及其分析

4.7本章小结

5 结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

附录