木构架砖围护墙房屋的拟静力试验研究

河北工业大学硕士学位论文i木构架砖围护墙房屋的拟静力试验研究摘要随着科学和工程技术的发展，依据《建筑抗震设计规范》设计建造的城市建筑一般可以抵御抗震设防烈度地震的作用，但对于经济不发达的农村和集镇来说，因受经济状况、建筑材料、结构形式以及传统习惯等诸多因素的影响，其房屋还远远达不到人们所期望的抗震能力。在我国广西、云南等地的农村和集镇，木构架砖围护墙房屋以其就地取材、造价低廉等优势，仍作为居民住房的一种主要形式大量存在。近些年发生在我国大陆破坏性地震对村镇建筑的震害表明，木构架承重房屋的破坏比较严重，主要原因是农村房屋的建筑材料强度低、节点连接薄弱、结构整体性差等，加之缺乏抗震措施和传统建造习惯的不合理，使这类房屋在地震中破坏严重，造成了大量人员伤亡和经济损失。本课题的目的就是通过对木构架砖围护墙房屋的拟静力试验对其进行抗震性能的研究，分析地震作用下木构架砖围护墙房屋的耗能能力、刚度退化以及构造措施所起的作用，并与无填充墙的木框架房屋的试验结果进行对比，对木框架承载力和抗震性能做出综合评价，提出一些问题和改进思路，在不增加太多造价的情况下使木结构房屋具备相应地震烈度的抗震能力，以减少地震来临时的人员伤亡和经济损失。同时为规范木结构房屋的施工方法，提高木结构房屋的受力及抗震性能，指导广大村镇工匠科学建房，为我国农村与集镇建筑的技术规程《村镇建筑抗震技术规程》的编制提供基础数据。关键词：木构架，砖围护墙，拟静力试验，抗震性能，构造措施木构架砖围护墙房屋的拟静力试验研究iiPSEUDO-STATICPSEUDO-STATICPSEUDO-STATICPSEUDO-STATICTESTTESTTESTTESTRESEARCHRESEARCHRESEARCHRESEARCHOFOFOFOFTIMBERTIMBERTIMBERTIMBERFRAMEFRAMEFRAMEFRAMEBUILDINGBUILDINGBUILDINGBUILDINGWITHWITHWITHWITHBRICKBRICKBRICKBRICKENCLOSRUEENCLOSRUEENCLOSRUEENCLOSRUEWALLWALLWALLWALLABSTRACTABSTRACTABSTRACTABSTRACTWiththedevelopmentofscienceandengineeringtechnology,citybuildingsconstructedaccordingto“codeforseismicdesignofbuildings”canresisttheearthquakebasically.Butthebuildingsinundevelopedvillageandsmalltowncan’tachievethisseismiclevel,becauseoftheinfluenceofagoodmanyfactorssuchasundevelopedeconomy,architecturematerials,structuretypesandtraditionalconstructioncustomsetc.Bytheadvantageoflocalmaterialsandlowcost,thetimberframewithbrickenclosurewallstructuresarestillthemainlykindofresidents’houseinthecountrysideandtownofGuangxiandYunnanprovinceetc.inChina.Recentlytheearthquakeshakeeviltothevillagesandsmalltownsconstructionoccurredatourcountrymainlandindicatethat,thetimberframeload-bearinghousedestructionisquiteserious.Theprimarycauseisthatthecountrysidebuildingshavemuchweak,suchaslowmaterialintensity,weaknodeconnectionandinferiorstructureintegrity,addsittolacktheearthquakeresistancemeasureandthetraditionalconstructioncustomisunreasonable,whichcausesthiskindofhousetodestroyseriouslyandhascausedmassivepersonnelcasualtyandeconomiclossinearthquake.Thegoalofthistopicistoresearchtheconsumingenergyabilityundertheanalysisearthquakerole,therigiditydegenerationaswellasthestructuremeasureplaysofthefunctionofwoodconstructionhouse,andmaketheappraisaltothewoodenframesupportingcapacityandtheearthquakeresistanceperformance.Sowedrapedupthestatictesttothewoodconstructionhouse.AndIproposesomequestionsandtheimprovementmentality,tocausethewoodconstructionhousetohavethecorrespondingearthquakeintensityearthquakeresistanceabilitywithoutincreasingtoomanyconstructioncostsinthesituation,andreducethepersonnelcasualtyandtheeconomicloss.AndtoestablishthecountrysideandthemarkettownconstructiontechnicalregulationsSpecificationofSeismicTechnologyforHousesinVillagesandTownsprovidethefoundationdata.KEYKEYKEYKEYWORDS:WORDS:WORDS:WORDS:timberframe,brickenclosurewall,quasi-statictest,earthquakeresistantbehavior,constructionalmeasures河北工业大学硕士学位论文1第一章绪论§§§§1-11-11-11-1村镇房屋的震害情况1-1-11-1-11-1-11-1-1我国的地震活动地震是人类社会面临的一种突发式的自然灾害，它对建筑物的破坏作用主要是由于地震波在土中传播引起强烈的地面运动造成的[1]。据统计，地球每年平均发生500万次左右的地震，其中5级以上的破坏性地震约占1000次[2]。能够对人类造成严重危害的大地震年均仅为10次左右。在过去的二十世纪里，数以千计的破坏性地震袭击了世界上众多的国家和地区，造成了大约150万人的死亡和难以计数的巨大经济损失。大地震的发生，往往在几秒至十几秒的瞬间即可释放出极具破坏力的巨大能量。从致灾的速度来讲，地震的危害无疑位居洪涝、干旱、飓风、风暴潮等各种突发性自然灾害的首位。由于成灾速度极快，地震发生时常使人猝不及防，这是地震导致严重人员伤亡的主要原因。越来越多的地震灾害实例表明，人类通过科学合理的抗震防灾等措施，已能在一定或较大程度上避免地震的毁灭性打击，达到有效减灾目的。实践证明，地震虽然是不可避免的，但它所造成的灾害是可以大大减轻的，甚至是可以避免的。我国是世界上遭受地震灾害最严重的国家之一，地处世界上两个最大地震集中发生地带——环太平洋地震带与欧亚地震带之间，在我国发生的地震又多又强，其绝大多数又是发生在大陆的浅源地震，震源深度大都在20公里以内[2]。我国大陆约占全球陆地面积的1/4，但20世纪有1/3的陆上破坏性地震发生在我国，死亡人数约60万，占全世界同期因地震死亡人数的一半左右。20世纪死亡20万人以上的大地震全球共两次，都发生在中国，一次是1920年宁夏海原8.5级大地震，死亡23万余人；另一次是1976年河北唐山7.8级地震，死亡24万余人。这两次大地震都使人民生命财产遭受了惨痛的损失。我国也是世界上有地震历史记载最丰富的国家，有文字可考的历史约有4000多年，公元前1831年发生的一次泰山地震，《竹书记年》中曾有记载：“夏帝发”、“七年泰山震”。历史上死亡人数最多的地震是明嘉靖三卜四年(1556年)陕西关中(华县)8级地震，其震中烈度达到11度，死亡人数有名可查者就达82万余人，不知名者尚不计其数。成为世界地震灾害死亡人数之最。破坏最大的地震是1668年7月25日山东郊城——燕县8.5级地震，除山东外，还影响到山西、河南、河北、湖北、安徽、江西、江苏、浙江等省，410多个县有记载，其中150多个县有破坏情况[3]。我国大陆6~9度地震区约占国土面积的比率高达80％。自1976年唐山地震至2003年的27年中，我国大陆发生5.0级以上成灾地震60余次，其中绝大多数发生在广大的农村和乡镇地区，特别是发生在西部经济不发达地区，造成了巨大的经济损失和人员伤亡。以2003年为例，这一年我国大陆发生成灾地震21次，这些地震的震中均发生在村镇地区，受灾面积约78143km2，共造成约298万人受灾，其中死亡319人，重伤2332人，轻伤4815人；造成房屋倒塌328.50万m2，严重破坏房屋483.69万木构架砖围护墙房屋的拟静力试验研究2m2，中等破坏房屋1006.42万m2，轻微破坏房屋1909.50万m2；地震灾害造成的直接经济损失为46.6亿元，而村镇房屋的破坏是地震经济损失的主要原因[4]。以下是中国大陆1992~2005年地震震害的伤亡人数和经济损失的数据统计，统计结果见表1.1所示。从图中可以看出我国自1992到2005年这14年间地震人员伤亡和经济损失的大小分布情况。表1.1中国大陆1992-2005年地震震害损失[5]Table1.1TheearthquakedamagelossesinmainlandChina1-1-21-1-21-1-21-1-2村镇房屋既有结构类型我国村镇民居所采用的结构类型与当地的经济发展状况、民俗与传统习惯密切相关，房屋的结构形式和建筑风格表现出明显的地域性。大多数农村建筑仍为传统的土木砖石类结构，乡镇和经济发达的东部沿海地区农村中有现代砖混和框架结构建筑。村镇房屋通常是由当地的建筑工匠，根据房主的经济情况，按照当地的传统习惯建造的，一般不经过建筑设计单位设计。其特点是结构简单，格调一致，造价低廉，易于就地取材。根据房屋承重材料的不同，村镇房屋可以分为以下几种结构类型[7]：1.1.1.1.生土墙体承重房屋屋架、屋盖的重量及其他荷载由生土墙体承担，主要包括：(1)土坯墙房屋：用土坯作为墙体砌筑材料，粘土泥浆砌筑。屋架和檩条搁置在土坯墙上。(2)夯土墙房屋(俗称干打垒或板打墙)：将半干半湿的粘性土放在木夹板之间，逐层分段夯实而成，年份破坏性地震次数/次人员伤亡/人直接经济损失/万元死亡重伤轻伤199210780435265041993149483372914819941252301612349931995178598514039116355199612365402313699460259199710211013912520319981559622130141766061999163231144587420001010120285714678