砌體墻片滑移和固結(jié)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)對(duì)比研究

李英民 ，卜長(zhǎng)明 ，夏洪流 ，劉凱 ，周華艷 ，祝飛水

(1. 重慶大學(xué) 土木工程學(xué)院，重慶，400045；2. 重慶大學(xué) 山地城鎮(zhèn)建設(shè)與新技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶，400045；3. 重慶科技學(xué)院 建筑工程學(xué)院，重慶，400045)

汶川地震中，村鎮(zhèn)建筑震害嚴(yán)重，大量建筑物破壞和倒塌[1]。為了提高砌體結(jié)構(gòu)的抗震能力，經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)易有效的抗震技術(shù)是主要抗震途徑之一[2?3]，為此，針對(duì)廣大村鎮(zhèn)地區(qū)大量存在的中、低層砌體結(jié)構(gòu)房屋，結(jié)合村鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)、施工條件、技術(shù)水平，設(shè)計(jì)出一種新型的瀝青?砂墊層簡(jiǎn)易消能減震技術(shù)方案，以滿足在農(nóng)村地區(qū)推廣使用的要求。該思路是在建筑物上下地圈梁之間或磚墻和地圈梁之間鋪設(shè)一定厚度、某種單一粒徑或級(jí)配砂與瀝青的混合物作為消能減震墊層，在地震作用時(shí)瀝青?砂墊層發(fā)生塑性剪切變形，從而實(shí)現(xiàn)耗散基礎(chǔ)傳給上部結(jié)構(gòu)的地震能量；通過(guò)隔斷地震能量向上部結(jié)構(gòu)的傳遞，對(duì)上部結(jié)構(gòu)起到了減震作用[4]。通過(guò)大量數(shù)值模擬分析表明，該技術(shù)能夠有效降低上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。為了進(jìn)一步驗(yàn)證該方法的實(shí)際減震效果，本文作者將從瀝青砂材料制備和篩選出發(fā)，進(jìn)而設(shè)計(jì)以瀝青砂混合物作為摩擦滑移材料的砌體墻片和固結(jié)墻片振動(dòng)臺(tái)對(duì)比試驗(yàn)。

1 試驗(yàn)概況

1.1 瀝青砂材料制備和篩選

本文設(shè)計(jì)了5組不同油石比的瀝青砂配合比，砂選用標(biāo)準(zhǔn)砂，外加劑選用液壓油(東莞市多堡隆潤(rùn)滑科技有限公司生產(chǎn)的“多堡隆 TOCAPALL”)，并選用水泥膠砂試塊模具成型，長(zhǎng)×寬×高為 160 mm×40 mm×40 mm，單個(gè)模具內(nèi)所含瀝青砂各材料質(zhì)量如表1所示。

表1 標(biāo)準(zhǔn)砂配制的瀝青砂漿試件中各成分Table 1 Component of asphaltic sand mortar kg

試件制備過(guò)程如下：(1) 將稱量好的瀝青油膏放到電磁爐里加熱至熔融，在攪拌鍋內(nèi)與加熱至60～100℃的標(biāo)準(zhǔn)砂進(jìn)行拌合；(2) 將瀝青砂填滿模具后，將其放在振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)密實(shí)；(3) 制備好試塊后，將其放在室溫內(nèi)養(yǎng)護(hù)，3 d后取出模型。

(1) 試件1。試件1所用的瀝青油膏量較多，油石比(質(zhì)量比，下同)為 60%，沒(méi)有摻加液壓油作為外加劑，整個(gè)試塊成型后，黏性較大。

(2) 試件2。試件2所用的瀝青油膏量較少，油石比為30%。在試驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)瀝青與砂粒不能較好地接觸包裹在一起，故摻加了一種起過(guò)渡相的液壓油作為外加劑。該外加劑可以稀釋瀝青，用量選用占標(biāo)準(zhǔn)砂質(zhì)量的 5%。整個(gè)試塊成型后，試塊較松軟，有較多的砂粒沒(méi)有被瀝青包裹，整個(gè)試塊整體性較差。

(3) 試件3。試件3所用的瀝青油膏量適中，油石比為45%。在試驗(yàn)過(guò)程中，同樣添加了占標(biāo)準(zhǔn)砂質(zhì)量的 5%的液壓油作為外加劑。整個(gè)試塊成型后，試塊黏結(jié)性較好，強(qiáng)度較高，整個(gè)試塊整體性也較好。

(4) 試件4。試件4所用的瀝青油膏量適中，油石比為 45%。同樣添加了占標(biāo)準(zhǔn)砂質(zhì)量的 5%的液壓油作為外加劑。在試驗(yàn)過(guò)程中，為進(jìn)一步改善瀝青砂試塊的性能，嘗試著摻加了占標(biāo)準(zhǔn)砂質(zhì)量的10%的石粉和同樣質(zhì)量的水泥，發(fā)現(xiàn)整個(gè)拌合物較分散，整個(gè)試塊成型后較松散，取模的時(shí)候整個(gè)試塊就斷裂為多個(gè)小塊。試塊黏結(jié)性差，強(qiáng)度弱，整個(gè)試塊整體性不好。

(5) 試件5。試件5所用的瀝青油膏量適中，油石比為 45%。同樣添加了占標(biāo)準(zhǔn)砂質(zhì)量的 5%的液壓油作為外加劑。在試驗(yàn)過(guò)程中，為進(jìn)一步改善瀝青砂試塊的性能，提高試塊的強(qiáng)度，消除石粉強(qiáng)度差的影響，拌合物中只摻加了占標(biāo)準(zhǔn)砂質(zhì)量的10%的水泥，水泥水化所需要的水，但由于水和作為外加劑的液壓油互不相容，在成型密實(shí)的過(guò)程中大量水分溢出，試件成型后強(qiáng)度不但沒(méi)有升高，反而由于水分和水泥的加入造成這個(gè)試塊成型黏結(jié)性差，強(qiáng)度弱，整個(gè)試塊整體性不好。

為進(jìn)一步了解試件的相關(guān)特性，測(cè)定以上5組試件的摩擦因數(shù)和抗壓強(qiáng)度，摩擦因數(shù)的測(cè)定方法為：將瀝青砂鋪設(shè)在水平桌面的混凝土平板上，在瀝青砂上面壓上有一定質(zhì)量的混凝土小平板，然后在桌子邊緣固定滑輪，滑輪系一繩索，一端拉住小平板，另一端拉住不斷往里填砂的桶，當(dāng)小平板開始滑動(dòng)時(shí)，測(cè)定砂桶的質(zhì)量及小平板的質(zhì)量即可推算出摩擦因數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 瀝青砂各試件動(dòng)力參數(shù)Table 2 Dynamic parameters of each specimen

由于缺少關(guān)于瀝青砂作為摩擦滑移減震材料的相關(guān)研究結(jié)論，綜合以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)，本文選擇相當(dāng)成型、質(zhì)料較好、測(cè)試強(qiáng)度較高的試件3配合比制作后期試驗(yàn)試件。

1.2 模型設(shè)計(jì)

振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)采用單片工字型砌體墻片模型。對(duì)于摩擦滑移結(jié)構(gòu)模型，在墻體底部沿混凝土地圈梁鋪一層厚約1 cm的瀝青砂混合物作為滑移層?？紤]振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面尺寸限制以及制作方便，模型按比例尺1:4縮小，如圖1和2所示。模型相關(guān)參數(shù)如下。

(1) 模型磚尺寸：考慮到制作和施工的方便，將模型磚的長(zhǎng)×寬×高選用60 mm×27 mm×22 mm，采用MU15的燒結(jié)黏土磚制作。

(2) 砌筑砂漿：按農(nóng)村常用砌筑砂漿M2.5等級(jí)進(jìn)行比例折減，配制 M1.0等級(jí)的低強(qiáng)度砂漿。砂漿實(shí)際強(qiáng)度按試塊最終測(cè)定強(qiáng)度為準(zhǔn)。

圖1 基礎(chǔ)滑移模型布置圖(單位：mm)Fig.1 Arrangement diagram of base sliding model

圖2 基礎(chǔ)固結(jié)模型布置圖(單位：mm)Fig.2 Arrangement diagram of base consolidation model

(3) 圈梁：采用混凝土圈梁，其截面寬×高均為60 mm×60 mm。混凝土等級(jí)為C20。地圈梁與瀝青砂墊層接觸表面平整，且具有足夠的強(qiáng)度，保證模型吊裝安全。

(4) 屋面：原型結(jié)構(gòu)為120 mm厚的預(yù)制空心板。但考慮模型屋面添加配重時(shí)需要一塊配重板，故將屋面板和配重板合二為一簡(jiǎn)化制作，整個(gè)配重板長(zhǎng)×寬×高為1 100 mm×250 mm×100 mm。

(5) 滑移層：為了方便模型制作以及與振動(dòng)臺(tái)固定，滑移層直接制作在地板上(此時(shí)默認(rèn)地板為下地圈梁)，預(yù)先考慮滑移結(jié)構(gòu)的最大設(shè)計(jì)滑移位移為 75 mm，按此位移沿地圈梁尺寸四周擴(kuò)大75 mm鋪設(shè)瀝青砂墊層滑移層，厚度約為10 mm。

1.3 相似關(guān)系

振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)所用的模型是根據(jù)原型結(jié)構(gòu)按照比例尺1:4制作而成的，通常縮尺模型結(jié)構(gòu)具有原型結(jié)構(gòu)的全部或大部分特征。當(dāng)模型和原型滿足一定的相似條件時(shí)，就可以通過(guò)對(duì)模型的試驗(yàn)分析，了解原型結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能[5?11]。確定3個(gè)基本物理相似常數(shù)：SL，Sa和SE。其中，彈模相似常數(shù)SE根據(jù)模型結(jié)構(gòu)實(shí)際計(jì)算出來(lái)的彈性模量與原結(jié)構(gòu)的彈性模量相比求出。根據(jù)計(jì)算，模型結(jié)構(gòu)屬于欠人工質(zhì)量模型，需要額外的增加相應(yīng)的配重。試驗(yàn)主要相似關(guān)系見表3。注：Sl為長(zhǎng)度相似常數(shù)；lm為模型長(zhǎng)度；lp為原型長(zhǎng)度；Sa為加速度相似常數(shù)；SE為彈性模量相似常數(shù)；Sσ為應(yīng)力相似常數(shù)；Em為模型彈性模量；Ep為原型彈性模量；Sρ為密度相似常數(shù)；Sm為質(zhì)量相似常數(shù)；Sk為剛度相似常數(shù)；ST為周期相似常數(shù)；Sc為阻尼相似常數(shù)。

表3 模型相似關(guān)系Table 3 Similarity relationship of test model

1.4 模型制作

模型制作在重慶交通科研設(shè)計(jì)院結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)試驗(yàn)室進(jìn)行，具體過(guò)程如下：(1) 澆筑鋼筋混凝土地梁：預(yù)制鋼筋混凝土地圈梁，縱筋選用 4根 12號(hào)鋼絲，箍筋選用16號(hào)鋼絲，間距50 mm；(2) 鋪制瀝青砂滑移層，分2次壓制，待每層壓實(shí)后鋪制上一次，滑移層總高度為15 mm；(3) 待瀝青砂成型后放置地圈梁；(4) 砌筑上部墻體；(5) 澆注墻體上圈梁。上圈梁縱筋選用4根14號(hào)鋼絲，箍筋選用18號(hào)鋼絲，間距50 mm；(6) 在圈梁上部添加配重板和配重塊，兩者用環(huán)氧樹脂膠結(jié)劑黏結(jié)。

2 試驗(yàn)方案

2.1 傳感器布置

由于試驗(yàn)條件有限，2片墻體模型上共布置了 7個(gè)加速度傳感器，其中，在頂部圈梁處布置了2個(gè)三向加速度計(jì)；振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面布置4個(gè)加速度傳感器，以測(cè)量振動(dòng)臺(tái)實(shí)際地震加速度輸出。加速度計(jì)和位移計(jì)布置分別如圖3和圖4所示，圖中括號(hào)外數(shù)字表示頂部傳感器編號(hào)，括號(hào)內(nèi)數(shù)字表示底部傳感器編號(hào)。

圖3 加速度計(jì)平面布置Fig.3 Arrangement of accelerometer

圖4 位移計(jì)平面布置Fig.4 Arrangement of displacement meter

2.2 地震波選用

本試驗(yàn)根據(jù)砌體結(jié)構(gòu)剛度大、振動(dòng)頻率高、周期短，且破壞主要取決于地震動(dòng)的幅值特性而與地震動(dòng)的頻譜特性關(guān)系不大的特點(diǎn)[12?13]，綜合已有試驗(yàn)選波情況，參考文獻(xiàn)[14?18]，此次試驗(yàn)按Ⅱ類場(chǎng)地選取2組天然波，并照規(guī)范要求采用三角級(jí)數(shù)法生成1組人工波(每組波包含水平和豎向共 3個(gè)分量)，波的幅值關(guān)系按規(guī)范確定為 1:0.85:0.65。試驗(yàn)中主要考慮模型進(jìn)行Y方向單向地震輸入時(shí)的結(jié)構(gòu)反應(yīng)情況，Y方向所用地震波相應(yīng)參數(shù)見表 4。依據(jù)不同加載工況調(diào)整加速度峰值，并按相應(yīng)的時(shí)間相似比壓縮地震波持時(shí)。

表4 所選用地震波數(shù)字記錄的原始參數(shù)Table 4 Original parameters of seismic digital records

2.3 加載方案

加載前對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行白噪聲掃頻，測(cè)定其自振頻率。試驗(yàn)分別按照6度小震、6度中震、7度中震、7.5度中震、7度大震、7.5度大震及8度大震的順序依次進(jìn)行，共7個(gè)階段。在不同水準(zhǔn)地震波輸入前后，對(duì)模型進(jìn)行白噪聲掃頻，測(cè)量結(jié)構(gòu)的自振頻率、振型等動(dòng)力特性參數(shù)。6度中震階段后，為減小結(jié)構(gòu)的損傷累計(jì)，只選用結(jié)構(gòu)較為敏感的A-CVK天然波和H1人工波進(jìn)行輸入。在7度大震這個(gè)階段時(shí)，發(fā)現(xiàn)墻片模型的平面外擺動(dòng)的非常劇烈，為防止結(jié)構(gòu)整體發(fā)生平面外傾覆，之后只對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行Y方向單向地震輸入。

3 試驗(yàn)振動(dòng)反應(yīng)和破壞現(xiàn)象

加載前對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行白噪聲掃頻，測(cè)定其自振頻率。試驗(yàn)加速度從峰值0.018g(6度多遇地震)開始輸入，共進(jìn)行了 43個(gè)工況。當(dāng)臺(tái)面輸入初始地震動(dòng)峰值較小時(shí)，結(jié)構(gòu)與臺(tái)面運(yùn)動(dòng)基本一致，固結(jié)結(jié)構(gòu)和滑移結(jié)構(gòu)整體都表現(xiàn)為剛體運(yùn)動(dòng)，但整體位移較小；當(dāng)臺(tái)面輸入達(dá)7度中震時(shí)，墻片出現(xiàn)輕微振動(dòng)，但2個(gè)墻片模型表面都未發(fā)現(xiàn)可見裂縫，說(shuō)明模型結(jié)構(gòu)仍基本處于彈性工作階段。對(duì)于滑移墻片模型，其頂部在平面外開始有較為明顯的晃動(dòng)，平面內(nèi)基本無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在此后工況中，模型振動(dòng)反應(yīng)及破壞現(xiàn)象如下。

(1) 7.5度中震階段。在7.5度中震輸入下，2個(gè)墻片模型仍未見明顯可見裂縫，從動(dòng)力特性測(cè)試結(jié)果看，固結(jié)和滑移墻模型Y向基本自振周期分別增大11%和13%，因此，推測(cè)應(yīng)是墻體洞口和墻片底部損傷繼續(xù)增大的結(jié)果。對(duì)于滑移墻片模型，其頂部在平面外開始晃動(dòng)明顯，平面內(nèi)基本無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

(2) 7度罕遇地震階段。在7度罕遇地震輸入下，2個(gè)墻片模型振動(dòng)明顯，對(duì)于滑移墻片模型，其頂部在平面外開始晃動(dòng)劇烈，平面內(nèi)滑移層無(wú)肉眼可見的明顯相對(duì)運(yùn)動(dòng)。固結(jié)墻片模型在洞口角部出現(xiàn)水平可見裂縫，破壞部位顯著增加。

(3) 7.5度罕遇地震階段。在7.5度罕遇地震輸入下，為保證滑移墻片不在平面外發(fā)生整體傾覆，只對(duì)結(jié)構(gòu)輸入了Y向地震波。2個(gè)墻片模型Y方向振動(dòng)明顯，對(duì)于滑移墻片模型，滑移層無(wú)肉眼可見的明顯相對(duì)運(yùn)動(dòng)，上部墻體基本無(wú)可見裂縫，說(shuō)明其整體基本還處于彈性階段。而對(duì)于固結(jié)墻片模型，在洞口底部水平裂縫繼續(xù)發(fā)展并延伸，豎向裂縫延伸到墻體底部。

(4) 8度罕遇地震階段。在8度罕遇地震輸入下，2個(gè)墻片模型Y方向振動(dòng)劇烈，對(duì)于滑移墻片模型，滑移層可見的明顯相對(duì)運(yùn)動(dòng)，上部墻體基本無(wú)可見裂縫，說(shuō)明其整體基本還處于彈性階段。而對(duì)于固結(jié)墻片模型，在洞口底部水平裂縫繼續(xù)發(fā)展并有較大程度的延伸，豎向裂縫延伸到墻體底部，破壞部位顯著增加，并且在起吊模型時(shí)，滑移墻片模型整體性很好，而固結(jié)模型則在窗口上沿出現(xiàn)斷裂。

4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1 模型的動(dòng)力特性

動(dòng)力特性是結(jié)構(gòu)本身的固有特性，包括自振頻率、振型、阻尼比等，與模型的剛度、質(zhì)量分布、材料阻尼比等因素有關(guān)。通過(guò)本次滑移減震模型試驗(yàn)前后對(duì)模型輸入白噪聲激勵(lì)，測(cè)得2片墻體模型自振頻率的變化，可以一定程度上反映模型損傷破壞情況，從而驗(yàn)證瀝青砂墊層摩擦滑移減震效果。

其中，自振頻率利用功率譜分析方法得到，系統(tǒng)的激勵(lì)與反應(yīng)之間存在如下關(guān)系：

其中：Sy(ω)為結(jié)構(gòu)反應(yīng)的自功率譜；Sx(ω)為臺(tái)面輸入的自功率譜；H(jω)為傳遞函數(shù)。

表5所示為模型結(jié)構(gòu)的自振頻率與周期。從表5可以看出：從初始到7度中震后，隨著加載工況的增加，2個(gè)模型的Y向自振頻率，周期和剛度都保持不變，此時(shí)說(shuō)明結(jié)構(gòu)還處于彈性階段；在7.5度中震后，2個(gè)模型的自振頻率都開始減小，周期延長(zhǎng)，剛度減小，說(shuō)明此時(shí)2個(gè)模型開始進(jìn)入塑性階段或微塑性階段，滑移結(jié)構(gòu)的自振周期大于固結(jié)結(jié)構(gòu)。這可能是由于底部滑移層開始松動(dòng)，處于微滑狀態(tài)，整體周期增加，剛度減小。在8度大震后，滑移模型較固結(jié)模型頻率明顯降低，說(shuō)明滑移結(jié)構(gòu)已經(jīng)開始滑移，延長(zhǎng)了結(jié)構(gòu)的基本自振周期。

4.2 模型的加速度反應(yīng)

4.2.1 加速度放大系數(shù)

在結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)，輸入臺(tái)面的加速度實(shí)際值與設(shè)計(jì)值之間時(shí)存在一定差異的。為能更好地反映摩擦滑移減震技術(shù)對(duì)模型加速度反應(yīng)的減小情況，采用動(dòng)力放大系數(shù)衡量。不同地震波作用下模型頂部加速度放大系數(shù)變化曲線如圖5所示。

由圖5可以看出：在試驗(yàn)的初始階段滑移模型和固結(jié)模型的加速度放大系數(shù)基本一致，且隨著臺(tái)面加速度峰值加大，都有增大的趨勢(shì)。在設(shè)計(jì)加速度小于0.4g(8度大震)前，滑移墻片模型的加速度放大系數(shù)大于固結(jié)墻片是因?yàn)榛茖訛r青砂側(cè)向剛度的貢獻(xiàn)使得滑移結(jié)構(gòu)的上部頂層加速度較大，但和固結(jié)結(jié)構(gòu)差別不是很明顯。當(dāng)設(shè)計(jì)加速度等于0.4g時(shí)，滑移墻片模型底部有較為明顯地滑動(dòng)，從而使得其頂層加速度放大系數(shù)比固結(jié)墻片模型要小，并且對(duì)于人工波輸入時(shí)，滑移結(jié)構(gòu)的減震效果更為明顯。

表5 模型在Y向不同水準(zhǔn)地震作用后的動(dòng)力性能Table 5 Dynamic performance of models after different level seismic action Y

圖5 不同地震波作用下模型頂部加速度放大系數(shù)變化曲線Fig.5 Acceleration amplification factor curves model roof under different earthquake action

4.2.2 模型加速度時(shí)程反應(yīng)

圖6和7所示為6度設(shè)防烈度和8度罕遇地震下滑移墻片模型和基礎(chǔ)固結(jié)墻片模型頂部處加速度反應(yīng)的時(shí)域上的減震效果。

由圖6和7可以看出：在輸入結(jié)構(gòu)地震波峰值較小階段，即設(shè)計(jì)加速度峰值為 0.22g(1g=9.8 m/s2) 之前，滑移墻片模型的頂層加速度反應(yīng)比固結(jié)墻片模型的要大，這是因?yàn)橛捎诨茖铀貌牧系哪Σ烈驍?shù)較大，地震力較小時(shí)，滑移墻片基本上是固結(jié)在地板上，反而由于瀝青砂墊層的側(cè)向較大剛度貢獻(xiàn)，使得整個(gè)滑移墻片結(jié)構(gòu)的整體剛度要大于傳統(tǒng)固結(jié)墻片，故所測(cè)的頂層加速度反應(yīng)較傳統(tǒng)固結(jié)偏大。當(dāng)輸入結(jié)構(gòu)的地震波峰值較大時(shí)，即設(shè)計(jì)加速度為0.22g之后，滑移墻片開始在滑移層上輕微滑動(dòng)，這時(shí)瀝青砂滑移結(jié)構(gòu)較傳統(tǒng)基礎(chǔ)固結(jié)結(jié)構(gòu)降低了模型加速度反應(yīng)，其中，人工波H1作用下減震效果最明顯。整體上看，滑移模型加速度反應(yīng)時(shí)程曲線較基礎(chǔ)固定模型的變化平緩，具有一定的減震效果。

4.3 模型的位移反應(yīng)

圖8所示為不同設(shè)計(jì)峰值加速度下砌體墻片滑移減震結(jié)構(gòu)模型和基礎(chǔ)固結(jié)模型的最大層間位移。

圖6 6度設(shè)防烈度下模型頂部加速度時(shí)程圖Fig.6 Acceleration time history curves of model roof under 6 degree design earthquake

圖7 8度罕遇地震下模型頂部加速度時(shí)程圖Fig.7 Acceleration time history curves of model roof under 8 degree seldom-occurred earthquake

圖8 不同地震波作用下模型層間位移變化曲線Fig.8 Relative storey displacement curves of model under different earthquake action

由圖8可以看出：試驗(yàn)初始階段，臺(tái)面加速度峰值較小，滑移墻片和固結(jié)墻片模型的層間位移基本相等，并隨著輸入臺(tái)面加速度峰值的增大呈線性增大關(guān)系，此時(shí)說(shuō)明2個(gè)墻片模型都還處于彈性階段，并且滑移模型未能克服基底瀝青砂層的摩擦力作用產(chǎn)生滑移。但隨著輸入臺(tái)面加速度峰值繼續(xù)增大，到設(shè)計(jì)峰值加速度為0.22g時(shí)，2個(gè)模型的層間位移不再以相應(yīng)比例增大，反而對(duì)于 A-CVK-090波作用下，墻片的層間位移略有小范圍減小。這可能是墻片在之前較小峰值加速度工況下，墻片內(nèi)模型磚與砂漿之間擠壓的更為緊密，相應(yīng)墻片的剛度有所增加，從而導(dǎo)致相對(duì)層間位移略有減小。當(dāng)輸入臺(tái)面的加速度繼續(xù)增大，設(shè)計(jì)值大于0.22g后，對(duì)于固結(jié)墻片，其層間位移較之前各工況明顯增大，對(duì)于滑移墻片模型層間位移略有增加，但較為平緩，其滑移層相對(duì)位移開始迅速增加。說(shuō)明此時(shí)固結(jié)模型已經(jīng)進(jìn)出塑性階段，整個(gè)墻片較之前剛度退化，而滑移墻片模型滑移層開始滑動(dòng)，整個(gè)上部墻體還處于彈性階段。

圖9和10所示為滑移墻片和固結(jié)墻片模型上部在6度設(shè)防烈度和8度罕遇地震下層間位移時(shí)程圖。

圖9 6度設(shè)防烈度下模型層間位移時(shí)程圖Fig.9 Relative storey displacement time history curves of model under 6 degree design earthquake

圖10 8度罕遇地震下模型層間位移時(shí)程圖Fig.10 Relative storey displacement time history curves of model roof under 8 degree seldom-occurred earthquake

由圖9和10可以看出：在輸入地震力較小工況階段，滑移模型和固結(jié)模型的層間位移最大值基本一致，滑移的位移時(shí)程曲線變化較為平緩，且位移很小，此時(shí)，滑移模型與固結(jié)模型一樣，上部墻片和底板基本固結(jié)在一起，且兩者還都處于彈性階段。隨著輸入臺(tái)面的加速度逐級(jí)增加，滑移層所受的地震力開始增加，滑移墻片和固結(jié)墻片模型的層間位移都略有增加，但增加幅度不是很明顯。當(dāng)?shù)卣鹆^續(xù)增大時(shí)，設(shè)計(jì)地震加速度為0.22g時(shí)(7度罕遇地震)，滑移墻片的層間位移時(shí)程曲線開始比固結(jié)墻片的層間位移時(shí)程曲線要小。這時(shí)因?yàn)楣探Y(jié)結(jié)構(gòu)開始進(jìn)入塑性階段，層間位移變大；隨著輸入臺(tái)面的地震加速度持續(xù)增大，當(dāng)設(shè)計(jì)加速度為0.31g時(shí)，滑移墻片模型比基礎(chǔ)固結(jié)模型在同一時(shí)刻的層間位移明顯減小。從整個(gè)時(shí)程曲線上可以看出：在8度大震作用下，滑移模型的層間位移明顯要比固結(jié)結(jié)構(gòu)的要小，與傳統(tǒng)基礎(chǔ)固結(jié)結(jié)構(gòu)相比，滑移減震技術(shù)效果明顯。

5 結(jié)論

(1) 從概念上講，該滑移減振技術(shù)合理可行。小震時(shí)，滑移結(jié)構(gòu)未產(chǎn)生滑動(dòng)，滑移模型和固結(jié)模型的頂層加速度和層間位移都較小，此時(shí)滑移模型和固結(jié)模型一樣都基本固結(jié)于基礎(chǔ)上，能保證結(jié)構(gòu)的正常使用功能要求；大震時(shí)，滑移結(jié)構(gòu)產(chǎn)生滑移，隨著臺(tái)面輸入加速度峰值的增大，底部滑移層位移增大，滑移墻片模型上部墻體所受相對(duì)地震作用較小，上部結(jié)構(gòu)在振動(dòng)過(guò)程為整體水平滑動(dòng)，減震效果明顯，能防止結(jié)構(gòu)倒塌。

(2) 在此次試驗(yàn)中，由于所用滑移材料的摩擦因數(shù)較大，滑移墻片的實(shí)際滑移值偏小，沒(méi)有達(dá)到預(yù)先設(shè)計(jì)的滑移位移。

(3) 在后續(xù)研究工作中要進(jìn)一步完善摩擦滑移層材料的配合比、摩擦因數(shù)、制備方法，進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)研究和仿真分析。

(4) 該滑移減震技術(shù)簡(jiǎn)單易行，施工方便，取材方便，價(jià)格低廉，使用該技術(shù)需要投入的成本低。當(dāng)結(jié)構(gòu)遭遇高于當(dāng)時(shí)設(shè)防烈度水準(zhǔn)的地震作用時(shí)，滑移層有較明顯的滑動(dòng)，減震效果明顯，該技術(shù)可望在村鎮(zhèn)低矮房屋中投入使用。

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