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川西藏羌石砌民居建筑的抗地震倒塌性能

许浒 杜宁宁 余志祥 乔杨锴

许浒, 杜宁宁, 余志祥, 乔杨锴. 川西藏羌石砌民居建筑的抗地震倒塌性能[J]. 西南交通大学学报, 2019, 54(5): 1021-1029, 1046. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180441
引用本文: 许浒, 杜宁宁, 余志祥, 乔杨锴. 川西藏羌石砌民居建筑的抗地震倒塌性能[J]. 西南交通大学学报, 2019, 54(5): 1021-1029, 1046. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180441
XU Hu, DU Ningning, YU Zhixiang, QIAO Yangkai. Seismic Collapse-Resistant Performance of Stone Houses in Tibetan and Qiang Autonomous Prefectures of Western Sichuan[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(5): 1021-1029, 1046. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180441
Citation: XU Hu, DU Ningning, YU Zhixiang, QIAO Yangkai. Seismic Collapse-Resistant Performance of Stone Houses in Tibetan and Qiang Autonomous Prefectures of Western Sichuan[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(5): 1021-1029, 1046. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180441

川西藏羌石砌民居建筑的抗地震倒塌性能

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180441
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51408500)
详细信息
    作者简介:

    许浒(1985—),男,讲师,研究方向为工程结构抗震与新型防护结构,E-mail:xuhu@swjtu.edu.cn

    通讯作者:

    余志祥(1976—),男,副教授,研究方向为结构工程,E-mail:yzxzrq@swjtu.edu.cn

  • 中图分类号: V221.3

Seismic Collapse-Resistant Performance of Stone Houses in Tibetan and Qiang Autonomous Prefectures of Western Sichuan

  • 摘要: 我国川西地区的传统藏羌石砌民居具有较高的文化遗产保护价值,但在近年来的历次地震中出现了大量破坏. 结合该类房屋的砌筑材料和建筑布置特征,对其抗地震倒塌性能进行研究. 首先,开展了3组黏土试件的无侧限抗压强度试验和一个1/2缩尺黏土-石砌墙体试件的水平抗剪承载力试验,并通过显式动力数值计算手段对试验过程进行模拟;其次,针对黏土和毛石材料均采用Holmquist-Johnson-Cook (HJC)本构模型,基于随机分布离散型有限元方法,根据实际墙体中两种材料的分布比例建立相应数值模型,并通过与模型试验结果的对比验证,明确了数值计算中的关键参数;在此基础上,对一典型二层平面L型缩进式民居结构进行动力时程分析计算,通过与实际震害情况的对比分析了其地震破坏机制,再现了地震倒塌全过程,并开展了结构的抗地震倒塌易损性分析,研究了不同晒台缩进面积的影响. 研究结果表明,在罕遇烈度下,平面L型缩进式结构中晒台面积比例由30%增加至45%时,结构倒塌概率增大16.7%,抗倒塌储备系数下降9%,对易损性曲线影响并不显著;但当晒台面积比例减小至15%时,二层墙体开洞率增大18%,导致结构的地震倒塌概率增加143%.

     

  • 图 1  典型缩进形式

    Figure 1.  Typical irregular layout

    图 2  民居碉房的震害情况

    Figure 2.  Seismic damage of residential stone houses

    图 3  黏土试件的破坏

    Figure 3.  Damage of clay specimen

    图 4  黏土-石砌墙体抗剪试验

    Figure 4.  Lateral shear capacity test of clay masonry wall specimen

    图 5  黏土试件有限元模型

    Figure 5.  Finite element model of clay specimen

    图 6  随机分布离散型墙体有限元模型

    Figure 6.  Randomly-distributed discrete finite element model of wall

    图 7  黏土试件抗压强度曲线

    Figure 7.  Compressive stress-strain curve of clay specimen

    图 8  墙体破坏形式

    Figure 8.  Damage mode of masonry wall specimen

    图 9  墙体抗剪强度曲线

    Figure 9.  Curves on shear strength of the wall specimen

    图 10  典型民居碉房模型

    Figure 10.  Model of typical residential stone house

    图 11  倒塌全过程

    Figure 11.  Process of structural collapse

    图 12  结构倒塌易损性曲线

    Figure 12.  Fragility curves for structural seismic collapse

    表  1  HJC本构模型参数

    Table  1.   Key parameters of HJC constitutive model

    参数 黏土 毛石 参数 黏土 毛石
    ρ/(kg•m–3 1 750 2 800 Smax 7 20
    G/MPa 71.4 1 357 Pcrush/MPa 1.19 81.5
    A 0.79 0.55 μcrush/× 10–3 3.57 12.9
    B 1.6 1.23 PLock/GPa 2 2
    C/× 10–3 7 9.7 μLock/× 10–1 1.74 1.74
    N 0.61 0.89 D1/× 10–2 4.87 4
    fc/MPa 0.99 67.92 D2 1 1
    T/MPa 0.042 2 K1/MPa 85 39
    ε0/× 10–6 1 1 K2/MPa –171 –223
    εf,min 0.01 0.01 K3/MPa 208 550
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-05-29
  • 修回日期:  2018-08-10
  • 网络出版日期:  2019-04-28
  • 刊出日期:  2019-10-01

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