福建方形土楼的拟静力试验研究与数值模拟

发布时间：2020-06-13 03:10

【摘要】：福建土楼作为世界上最大的现役夯土民居建筑,夯土墙既是承重结构也是维护结构,夯土墙形成一个承力整体,表现出与其它夯土建筑不同的建筑和结构特点。但随着时间迁移,福建土楼夯土墙的损伤日益严重,损伤原因包括:风雨侵蚀、承载力下降、耐久性、抗震性能等问题,其中,土楼夯土墙结构的抗震性能研究较少,本文对方形土楼的抗震性能进行研究。本文以九盛楼为原型进行了不同墙厚方形土楼的缩尺拟静力试验,从破坏形态、承载能力、变形能力、刚度及其退化曲线、滞回曲线、骨架曲线、耗能性能几方面进行了分析。并依据试验工况利用ABAQUS进行数值模拟,将数值模拟结果与试验结果进行对比,验证模拟的有效性。最后计算了九盛楼的承载力。主要研究内容如下:(1)通过对永定土楼的实地调研,选取具有代表性的方形土楼“九盛楼”为原型,将墙厚作为唯一变量,制作3个缩尺试件,进行拟静力试验研究,试验材料采用自己研发配制的C5混凝土代替夯土材料,通过立方体轴压试验,计算C5混凝土的密度、抗压强度标准值、弹性模量等。通过计算相似比将模型与原型相关联。(2)通过拟静力试验现象及破坏形态分析,得到试件开裂荷载、极限荷载及破坏模式。通过计算试件的抗剪承载力来分析其承载能力;通过计算试件位移延性系数来分析其变形能力;通过计算试件的平均刚度来分析其刚度,并通过Origin拟合了刚度退化指数曲线;通过对滞回曲线和骨架曲线的拟合,以及滞回耗能、等效粘滞阻尼系数的计算,分析其耗能性能。并得出方形土楼夯土墙结构随墙体厚度增加,其承载能力增加、刚度降低、延性降低、滞回耗能量有所增加的变化规律。(3)依据试验工况,通过ABAQUS软件,分别用C5混凝土材料及夯土材料建立试验模型,采用位移加载方式对模型进行低周往复模拟,得到后处理应力云图、滞回曲线及骨架曲线。并从承载力、破坏形态和骨架曲线几方面进行模拟与试验的对比分析,验证模拟的准确性。(4)对九盛楼的抗剪承载力及抗震承载力进行理论计算。
【图文】：

福建土楼,材料性能,结构形式

楼、西北窑洞、甘肃土长城等。福建土楼作为生土结构的活化石，经历岁月变迁[1]。福建土楼具有深厚的文化底蕴，充分展示了客家历史文化，其形态围合、中轴明显、聚族而居，充分体现了客家人传统的宗族观念和丰富的客家文化。福建土楼形式多样，如图 1.1 所示。方形土楼作为福建土楼的主要形式之一，集传统宫殿式建筑的美感与现代建筑的结构感于一身。方形土楼一般为 3-4层，最高达到 5.5 层。其主要的建筑特点有：（1）厚实的夯土墙不仅为维护构件，更重要的是主要承重构件，且为建筑立面效果。（2）良好的防御功能。由于古代闽西经常发生战乱，客家人为了保障自身及家人的安全，在建造房屋时考虑防御功能。因此，方形土楼一般只设独门，且一二层立面不设窗，三层以上立面只开小窗，且其墙厚而高大，不易受到攻击。（3）建筑布局上讲究阴阳调和，顺应中华民族的传统理念，讲究建筑与自然的和美，，达到聚落与天地自然的统一平衡。

生土,震害

图 1.2 生土结构震害图.3 国内外研究现状.3.1 国外研究现状近年来，随着人们对生土房屋的兴趣提升，生土结构在现代工程中的应越来越广，欧美等国家建筑土木领域对生土结构的关注及研究也越来越多。法国喜欢返璞归真，钟爱生土类建筑，对生土建筑的研究也展开的有条不[6-7]。Stéphane Hans 等人[8]使用石灰和水泥研究了原始生土材料的改性，利
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU361

【参考文献】