对称性木结构的抗震性能研究

《对称性木结构的抗震性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、对称性木结构的抗震性能研究对称性木结构的抗震性能研究　摘要：根据国内外的有关文献资料，本文研究了影响木结构抗震的主要因素，针对框架式木结构设计了适合室内进行的试验方案，同时对对称性结构和非对称性结构的抗震性能做了比较研究。　　　　木结构建筑是自然、舒适、可循环利用的绿色建筑，木结构建筑的抗震性能比较好，尤其是具有对称性的木结构，当房屋处于震动状态时，对称性有利于木结构保持结构的稳定和完整性，对瞬间冲击荷载和周期性疲劳破坏具有良好的延展性，对称性结构渐变的屈服过程可以减轻地震对建筑物的破坏，因此如何利用好对称性在

2、木结构抗震设计中具有重要的意义。　　对称性对于建筑结构的抗震非常重要，对称性包括建筑平面的对称、质量分布的对称、结构抗侧移刚度的对称三个方面。最佳的方案是使建筑平面形心、质量中心、抗侧移刚度中心在平面上位于同一点上，竖向位于同一铅垂线上，简称“三心重合”，建筑平面对称在古代和现代建筑中被广泛的采用，见图和图。建筑平面形状双轴对称是最理想的，但有时局限于设计的要求也只能一个轴对称，有时甚至没有对称轴。建筑平面对称并不能完全保证结构不发生扭转，在建筑平面对称和结构刚度均匀分布的情况下，如果建筑物质量分布有较大偏心，

3、当遇到震动作用时，由震动产生的惯性力将对结构中心产生扭矩，引起建筑物的扭转破坏，这里也涉及到侧移刚度的对称，即使建筑平面是对称的，在对称的建筑外形中进行了不对称的建筑结构布置，结构侧移刚度中心明显的与建筑平面形心和建筑质量中心偏离，造成结构刚度不对称而发生破坏。　　地球上每年发生地震次数在三十万个左右，大多数地震强度较小，基本不会对我们的建筑物造成破害，但是较大强度的地震如果发生在人口稠密的区域，就会造成较大的破坏和人员伤亡，据估计全世界每年平均有近两万人在地震中丧身，由于地震这种自然现象的不可预报性，工程师们

4、唯一可做的事情就是设计建造能抗震的结构，在过去的几百年里，工程师和科学家们不断地观察研究地震灾害，并逐步清楚了影响结构抗震性能的主要因素，在选择材料和结构设计中首先考虑地震的影响，木结构建筑重量轻，吸收能力强，具有良好的抗震性能，在古代结构设计和现代结构设计中被广泛采用，并且木结构的抗震性能也在历次强烈地震中得到了验证，因此，精心建造的木结构建筑能够给人们带来安全感。　　木结构建筑的抗震设计应该在设计的开始阶段，如果设计初期没有考虑结构的抗震性能，只是一味的追求总体外形美观是错误的，木结构抗震总的原则是平面设计

5、应尽可能的对称，如圆形、矩形、正方、十字型形等对称结构，若采用T型、L型结构，翼缘长度与主体结构尽可能保持长度上的相等，如果翼缘长度过短应该通过扩充的连接使其与主体结构分开，保证主体结构的对称性。结构设计要求平面对称的同时，高度上的对称也是必须考虑的，高度上的对称保证了竖直方向荷载与结构的质心和抗矩的形心一致，结构设计中高度方向的突变从抗震观点看是不可取的，但建筑结构中垂直方向的不规则也是常见的，结构外形的突变会引起强度和刚度的不连续，在震动过程中突变处的刚度会急剧降低，发生较大的侧移并导致整体结构的失效，因此

6、设计中必要的突变应尽可能的与结构的尺寸成比例的变化，使结构强度和刚度沿着高度方向变化的曲线尽可能是平缓光滑的，避免结构形心偏移产生较大的剪力，使结构产生严重的扭转。　　本试验遵照现行有关规范设计出尺寸相同的单层单跨木柱木框架模型，模型跨度为700mm，木柱高度为800mm，木屋架的高度为400mm，木材料选用松木，截面尺寸为40×60mm，结构整体连接采用榫接，并按照抗震规程要求在屋架与柱的连接处设置斜撑，数据采集选用DY－8－16动态数据采集系统，载荷施加采用GZCS－2型加载试验机，设防烈度为Ⅷ度，设计地震

7、分组为二组，设计场地为Ⅰ类场地，第一组重力荷载代表值G=200kN，均匀施加，结构线刚度，阻尼比为，h=。第一阶段试验单向加载，当单方向施加水平线载荷K1＝200KN/m时，模拟结构承受水平方向的地震力，结构发生水平方向上的震动，随着震动的发生固定柱脚发生相对位移，结构在水平推力的作用下有开裂的趋势，数据采集仪器显示出往复式滞回曲线，重复加载滞回曲线呈现典型的梭形，由此可见对称性结构的塑性变形能力很强，能够很好的吸收地震能量具有良好的抗震性能。第二组试验采用非对称载荷，荷载代表值仍为G=200kN，模拟非对称结

8、构重复上述试验，随着水平荷载的增加，非对称结构的滞回曲线的形状呈现出反S形，并且结构出现较大的位移，比较而言非对称结构的滞回曲线形状不规则，有较大的峰值，由此也说明该结构的延性和地震能量吸收能力比较差。　　第二阶段试验施加双向载荷，第一组结构仍然均布施加重力载荷，当K1方向施加水平力出现位移后，从另一个方向施加线载荷K2，K2载荷大小通过K1位移进行控制，当K1加载至150KN时位移达