两种岩土隔震系统的振动台试验研究
发布时间：2021-07-10 03:33
采用低成本的减隔震技术是降低农村房屋地震灾害的重要途经。近年来,围绕结构基础与地基土之间使用低模量材料的岩土隔震技术（GSI）引起了广泛的研究兴趣。提出了两种低成本的岩土隔震系统即基于砂垫层的岩土隔震系统（GSI-SC）和基于玻璃珠–砂垫层的岩土隔震系统（GSI-GBSC）。通过考虑场地的大比例振动台模型试验对单层砌体结构模型进行了有、无隔震系统的对比试验,单层砌体结构模型采用1/4的缩尺比例制作。选取1940年记录到的El-Centro波南北分量作为输入波,输入加速度幅值分别为0.1g,0.2g,0.4g。振动台试验结果表明:提出的两种低成本的岩土隔震系统均可以减少结构的地震反应,达到隔震的目的;在输入加速度幅值为0.4g时,GSI-SC系统使结构屋面板的加速度反应以及结构的层间位移反应的减小率分别达到33%和39%;而GSI-GBSC系统相应的减小率更是达到了45%和48%。GSI-SC系统和GSI-GBSC系统都具有良好的隔震效果,且施工简便、成本低廉,适合在农村地区推广。就隔震效果而言,GSI-GBSC系统较GSI-SC系统更具有优势。
【文章来源】：岩土工程学报. 2020,42(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
叠层剪切箱
GSI-SC系统和GSI-GBSC系统的基础回填均采用砂土，砂土在低应力状态下抗剪强度非常低，易产生变形，砂土对结构基础的约束作用主要由砂土颗粒对结构基础的摩擦力提供。在水平地震作用下，GSI-SC系统的砂垫层受到结构基础的作用力易产生剪切破坏，限制了剪应力从砂垫层到结构的传递，减小了结构基底的地震动输入，从而降低上部结构的地震需求。玻璃珠的外形为球形，具有耐磨性、抗酸性、硬度高、表面光滑、匀称等特点，且它们互相之间能够滚动，具有很好的自由流动性。根据玻璃珠的特点，笔者进行了砂垫层和玻璃珠–砂垫层与基础梁之间的摩擦试验。试验结果表明，在砂土的表面铺满一层玻璃珠可以降低砂垫层表面与基础梁之间的摩擦系数。GSI-GBSC系统选择在砂垫层表面铺满一层玻璃珠，更加有利于水平地震作用下结构基础与玻璃珠–砂垫层之间产生相对运动，限制地震动向上部结构的传递。目前，隔震技术应用到农村房屋建设中最大的限制因素之一便是建造成本，而GSI-SC系统和GSI-GBSC系统的优势就在于建造成本低，原因主要有以下两个方面：
结构模型的原型选取为农村地区量大面广的单层砖砌体结构房屋，设有构造柱、圈梁等抗震措施，平面尺寸为7200 mm×5700 mm，房屋高度为3300 mm，外墙厚度为370 mm，内墙厚度为240 mm。根据长度相似关系缩尺后结构模型的平面尺寸为1800 mm×1425 mm，总高度为825 mm。砖墙包括两道纵墙和三道横墙，构造柱分别设置在房屋的外纵墙与外横墙的交界处。两道外横墙（东墙和西墙）为承重墙，不设门窗洞口；南墙处设有两个窗户和一个门洞其立面尺寸分别为600 mm×450 mm、225 mm×225 mm、225mm×225 mm；北墙设有两个尺寸相同的窗户，立面尺寸为600 mm×450 mm；内墙设有一个门洞，立面尺寸为225 mm×600 mm，与南墙距离为300 mm。结构模型的平面图及立面图如图2所示，其中振动方向为东西向。2.3 地基土模型
【参考文献】：
期刊论文
[1]简易滑移隔震技术在村镇建筑中的应用[J]. 王飞,袁康,郭军林,李英民. 工程抗震与加固改造. 2017(02)
[2]土工格室加筋对橡胶砂动力特性影响的试验研究[J]. 刘方成,吴孟桃,陈巨龙,张云飞,郑玉风. 岩土工程学报. 2017(09)
[3]大应变下干燥橡胶砂动力特性试验研究[J]. 刘方成,杨峻,王海东. 岩石力学与工程学报. 2016(S2)
[4]橡胶砂动剪模量和阻尼比循环单剪试验研究[J]. 刘方成,陈璐,王海东. 岩土力学. 2016(07)
[5]土工格室加筋橡胶砂垫层隔震试验研究[J]. 刘方成,张永富,周亚栋. 建筑结构学报. 2016(S1)
[6]玻璃珠-石墨基础滑移隔震砌体结构工作性能试验研究[J]. 曹万林,叶炜,张玉山,周中一,张彩红. 自然灾害学报. 2015(05)
[7]简易消能减震砌体结构模型振动台试验[J]. 李英民,卜长明,刘凯,周华艳,祝飞水. 重庆大学学报. 2013(06)
[8]钢筋-沥青隔震墩砌体结构足尺模型试验研究[J]. 尚守平,黄群堂,沈戎,朱博闻. 建筑结构学报. 2012(03)
[9]振动台多功能叠层剪切箱研制[J]. 孙海峰,景立平,王宁伟,孟宪春. 岩石力学与工程学报. 2011(12)
[10]农村房屋新型隔震与抗震砌体结构振动台试验研究[J]. 曹万林,周中一,王卿,董宏英,张建伟. 振动与冲击. 2011(11)
硕士论文
[1]橡胶颗粒—砂混合物的隔震性能研究[D]. 岁小溪.湖南大学 2009
本文编号：3275102
【文章来源】：岩土工程学报. 2020,42(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
叠层剪切箱
GSI-SC系统和GSI-GBSC系统的基础回填均采用砂土，砂土在低应力状态下抗剪强度非常低，易产生变形，砂土对结构基础的约束作用主要由砂土颗粒对结构基础的摩擦力提供。在水平地震作用下，GSI-SC系统的砂垫层受到结构基础的作用力易产生剪切破坏，限制了剪应力从砂垫层到结构的传递，减小了结构基底的地震动输入，从而降低上部结构的地震需求。玻璃珠的外形为球形，具有耐磨性、抗酸性、硬度高、表面光滑、匀称等特点，且它们互相之间能够滚动，具有很好的自由流动性。根据玻璃珠的特点，笔者进行了砂垫层和玻璃珠–砂垫层与基础梁之间的摩擦试验。试验结果表明，在砂土的表面铺满一层玻璃珠可以降低砂垫层表面与基础梁之间的摩擦系数。GSI-GBSC系统选择在砂垫层表面铺满一层玻璃珠，更加有利于水平地震作用下结构基础与玻璃珠–砂垫层之间产生相对运动，限制地震动向上部结构的传递。目前，隔震技术应用到农村房屋建设中最大的限制因素之一便是建造成本，而GSI-SC系统和GSI-GBSC系统的优势就在于建造成本低，原因主要有以下两个方面：
结构模型的原型选取为农村地区量大面广的单层砖砌体结构房屋，设有构造柱、圈梁等抗震措施，平面尺寸为7200 mm×5700 mm，房屋高度为3300 mm，外墙厚度为370 mm，内墙厚度为240 mm。根据长度相似关系缩尺后结构模型的平面尺寸为1800 mm×1425 mm，总高度为825 mm。砖墙包括两道纵墙和三道横墙，构造柱分别设置在房屋的外纵墙与外横墙的交界处。两道外横墙（东墙和西墙）为承重墙，不设门窗洞口；南墙处设有两个窗户和一个门洞其立面尺寸分别为600 mm×450 mm、225 mm×225 mm、225mm×225 mm；北墙设有两个尺寸相同的窗户，立面尺寸为600 mm×450 mm；内墙设有一个门洞，立面尺寸为225 mm×600 mm，与南墙距离为300 mm。结构模型的平面图及立面图如图2所示，其中振动方向为东西向。2.3 地基土模型
【参考文献】：
期刊论文
[1]简易滑移隔震技术在村镇建筑中的应用[J]. 王飞,袁康,郭军林,李英民. 工程抗震与加固改造. 2017(02)
[2]土工格室加筋对橡胶砂动力特性影响的试验研究[J]. 刘方成,吴孟桃,陈巨龙,张云飞,郑玉风. 岩土工程学报. 2017(09)
[3]大应变下干燥橡胶砂动力特性试验研究[J]. 刘方成,杨峻,王海东. 岩石力学与工程学报. 2016(S2)
[4]橡胶砂动剪模量和阻尼比循环单剪试验研究[J]. 刘方成,陈璐,王海东. 岩土力学. 2016(07)
[5]土工格室加筋橡胶砂垫层隔震试验研究[J]. 刘方成,张永富,周亚栋. 建筑结构学报. 2016(S1)
[6]玻璃珠-石墨基础滑移隔震砌体结构工作性能试验研究[J]. 曹万林,叶炜,张玉山,周中一,张彩红. 自然灾害学报. 2015(05)
[7]简易消能减震砌体结构模型振动台试验[J]. 李英民,卜长明,刘凯,周华艳,祝飞水. 重庆大学学报. 2013(06)
[8]钢筋-沥青隔震墩砌体结构足尺模型试验研究[J]. 尚守平,黄群堂,沈戎,朱博闻. 建筑结构学报. 2012(03)
[9]振动台多功能叠层剪切箱研制[J]. 孙海峰,景立平,王宁伟,孟宪春. 岩石力学与工程学报. 2011(12)
[10]农村房屋新型隔震与抗震砌体结构振动台试验研究[J]. 曹万林,周中一,王卿,董宏英,张建伟. 振动与冲击. 2011(11)
硕士论文
[1]橡胶颗粒—砂混合物的隔震性能研究[D]. 岁小溪.湖南大学 2009
本文编号：3275102
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