砖混结构历史风貌建筑抗震性能研究

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我国拥有许多具有历史价值和文化价值的历史风貌建筑。这些历史风貌建筑建造年代久远,结构形式多样。目前我国对这些历史风貌建筑的材料性能和结构性能的研究成果较少。为了更好地保护这些历史风貌建筑,有必要对此类建筑的抗震性能进行研究,进而为今后历史风貌建筑的维修和加固提出指导建议。本文的研究内容主要有以下几个方面:首先,根据我国历史风貌建筑的特点,以匀质化理论为基础,结合有限元方法,采用等效体积单元法对历史风貌建筑墙体的材料参数进行了研究。然后,本文从材料性能、施工工艺和结构形式等方面探讨了砖混结构历史风貌建筑的特点,并且按照现行的抗震设计理论对天津市两栋砖混结构历史风貌建筑的抗震性能进行了分析,得出该类历史风貌建筑的受力薄弱的部位。最后,本文对两栋砖混结构历史风貌建筑建立有限元模型,通过模态分析得到结构的动力特性。为了进一步研究砖混结构历史风貌建筑的抗震性能,输入EL Centro波、天津波和上海人工地震波,分析结构在常遇地震和罕遇地震作用下的地震响应。通过对两栋典型的砖混结构历史风貌建筑的分析发现,该建筑的动力特性主要表现为:前两阶振型为平动振型,第三阶振型为扭转振型。按照本文中的有限元模型计算得出该结构的基本自振周期与按照自振周期经验公式得出的计算结果比较接近,体现了本文中所使用的有限元模型计算该类结构动力特性的合理性。通过对考虑夹层前后结构的自振周期和质量参与系数对比发现,夹层使结构的自振周期减小,刚度增大,绕竖向的质量参与系数减小,结构的扭转效应减小。采用多种方法对天津市一幢内框架结构历史风貌建筑的地震作用进行了计算,发现底部剪力法的计算结果误差比较大。通过对两栋砖混结构历史风貌建筑进行时程分析,发现该建筑的最大应力出现在结构的底层门窗洞口附近,最大层间位移出现在结构的顶层。
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