穿斗木新型填充墙的抗震性能试验研究

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目前国内的传统木结构主要有两种,即抬梁式与穿斗式,在中国的北方主要以抬梁式为主,而穿斗式木结构轻巧而简洁,出现在中国的南方民间较多。然而西南地区震害频繁,穿斗木房屋破坏严重,尤其是山墙倒塌造成的二次伤害尤为严重,广泛用于乡间民居的穿斗式的木制房屋当前要及时的使用一种可对抗地震的加固方式,最大限度地消减地震带来的灾害和生命财产损失。针对上述问题,本文尝试从填充墙方向进行改良,从而提升穿斗式木结构的抗震能力,改进填充墙自身的抗震性能,可以达到增加木结构墙体的平面外作用、降低刚度、增大延性、增加木结构的抗震能力的目的,并且便于施工,施工成本低,具有一定的普及性,能够防止或减轻墙体自身震害以及提升整体结构的抗震性能,之后也便于震后墙体的修复,对于切实保证人民的生命财产安全,有其重大的现实意义。基于对穿斗式木结构种类抗震机理、性能等方面的研究,本文经实地调研及相关文献的研读等,制定出木结构的试件大小,为了更好的贴近真实的状况,以雅安飞仙关新建木结构民居为实例,择取1:2的模型作试验探究。对两榀穿斗式木结构(空框架、框架填充分区阻尼填充墙)进行低周往复荷载试验,并与通课题组翟帅男的框架普通填充墙完成试验之后得到的数据进行对比分析,包括荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、耗能能力分析、穿斗式木构架在水平荷载下的受力特性等。具体工作如下:(1)研发出了适用于穿斗式木结构的墙体分区简化构造技术。这种技术能够为穿斗木填充墙的抗震研究和发展提供参考。(2)运用横向分区的方式砌筑了一榀1:2缩尺的填充墙试件。并对试件和空框架试件进行低周反复加载测试,分析了墙体的裂缝开展情况、损伤机理、耗能方式等等。经试验后发现,穿斗木填充墙应用分区技术后抗震表现显著提升,同时采用新型简化施工术的框架填充墙试件具有稳定的抗震性能、低损伤特性、良好的面外抗倒塌性能。(3)穿斗式纯框架在水平荷载作用下的受力特点呈现明显的半刚性框架特征,由于穿斗式木结构枋柱节点为直透榫节点,因此,榫卯节点有极小的转动刚度且转动性好,而当处于受力状态下,此框架可以有较大的侧向移动。当框架出现侧移时,其内的楼层侧移大小同梁柱间的相对转角大小趋于相等,当框架中存有位移时,其落地柱同柱脚间有角度的变化,这表明存在摇摆柱的性质。(4)穿斗式木结构纯框架是能够进行抗震的,经试验数据可知,此种结构在变形、耗能、强度等方面具有极好的抗震性,而在极限承载力与刚度上不佳。
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