窑腿宽度对生土窑洞结构体系的影响分析

以河南省三门峡地区某窑洞为研究对象,进行了有限元分析,通过改变窑腿的宽度得出最大应力、最大位移所对应的位置及其变化规律,为以后设计和开挖窑洞提供了一定的参考依据。

窑洞建筑病害分析及加固技术研究

窑洞建筑是黄土高原地区典型的传统民居,具有4000多年的文明史,它的妥善保护与传承具有重要的历史、文化和科学价值。本文通过大量的实地调研并结合理论分析,对窑洞建筑病害种类及其出现的原因进行了详细分析,根据简单、合理、低成本和快速高效的原则,提出了窑洞建筑合理可行的修缮加固技术,为西北地区传统民居的保护和传承提供科学合理的技术保障。

某窑洞建筑群危险性鉴定评估

某窑洞建筑群窑洞地基存在大面积不均匀沉降,排水设施排水不畅,多孔窑洞出现明显裂痕、窑顶渗水严重等问题,严重影响窑洞建筑群的结构安全,为保证该窑洞后续安全使用,特对窑洞建筑群进行全面检测鉴定。检测鉴定结果表明,该窑洞多处窑腿、窑掌及拱券部位全进深方向渗水潮湿,抹灰层盐析泛白;拱券顶部沿环向开裂,裂缝贯通;窑掌出现不同程度的鼓胀及开裂等现象,最终评定为C级,部分承重结构不能满足安全使用要求,局部出现险情,构成局部危房。需对窑洞挑檐、上部承重结构开裂位置、窑脸及边跨窑腿外闪位置进行加固处理,同时对周边土崖、植被及其他引发地质灾害因素进行排查处理。

横向地震对黄土窑洞稳定性的影响

在黄土高原上,数千万人居住在窑洞中,且很多地区处于地震带上,进行黄土窑洞的地震反应分析有助于探讨如何提高其稳定性。基于对河南陕县黄土窑洞的调研和测绘,并提出"抗震稳定性系数",分析了多遇地震、罕遇地震情况下,窑洞的塑性区、最大剪应变随折减因子增大的发展变化情况,探讨了黄土窑洞的稳定性变化趋势。结果表明,不管是多遇地震还是罕遇地震,材料、几何参数均为平均值且折减因子为1的河南陕县的黄土窑洞,均不会出现塑性区,具有较高的抗震稳定性;在增大折减因子时,窑腿最先出现塑性区且塑性应变最大,是决定窑洞稳定性的关键部位。

基于强度折减法的地坑窑居广义可靠指标研究

为分析地坑窑居在役百年甚至数百年的深层次原因,对其广义可靠指标进行了研究。以确定性的有限元分析为基础,采用强度折减法建立了窑腿宽度、窑室跨度与富裕安全系数间的映射关系,用不含交叉项的二次多项式响应面函数代表地坑窑居的功能函数,进而求得广义可靠指标与验算点,并对河南陕县地坑窑居的广义可靠指标进行了研究。结果表明:该地区地坑窑居的可靠性较高;考虑窑腿宽度和窑室跨度2个随机变量间的相关性,得到的广义可靠指标稍高;相对于窑室跨度,窑腿宽度对广义可靠指标的影响占绝对主要地位;所建立的地坑窑居的广义可靠指标的研究方法,可用于任意地区地坑窑居的可靠度评价,并可推广至多随机变量的情况,还可用于指导地坑窑居的营造、修缮。

生土窑居参数灵敏度分析的新方法

生土窑居广泛分布于64万平方公里的黄土高原,黄土土质千差万别,窑居构造尺寸无一雷同,均体现出随机性,适合从可靠度方面分析黄土材料、窑居尺寸对生土窑居可靠性的影响,即对各参数的灵敏度进行分析.提出了标准差区间梯度法,把随机变量分为抗力项和荷载项,依次分析各随机变量在标准差区间上的结构响应,每个标准差区间上结构响应的梯度用于比较灵敏度的大小.对河南三门峡陕县的生土窑居参数的灵敏度进行了分析,表明该地区生土窑居的可靠性较高,内摩擦角和窑跨的灵敏度较小,粘聚力和窑腿宽度的灵敏度最大,是影响抗灾可靠性的关键因素.

生土地坑窑结构坍塌破坏判断指标的确定

为了分析生土地坑窑结构坍塌破坏的内在机理,找到坍塌破坏的判断指标,采用插值法分析了地坑窑结构的极限状态,通过不同极限状态的对比分析,提出了窑腿相对塑性区深度RPD的概念。分析表明:无量纲指标RPD反映了不同状态下窑腿塑性区的发展程度,可确定为地坑窑结构坍塌破坏的判断指标。研究成果为进一步探讨在役地坑窑结构的安全可靠性及改造、加固提供了科学依据。

独立式砖箍窑洞振动台试验及动力响应分析

为研究独立式砖箍窑洞的动力响应特性,对一缩尺比例为1∶4的结构模型进行振动台试验。试验选取两条天然地震波以及一条拟合人工波作为输入激励,对结构模型的破坏形态、动力特性、加速度响应、位移响应、扭转效应、基底剪力以及滞回耗能进行分析。结果表明,地震作用下独立式砖箍窑洞的窑脸面、窑腿以及中拱顶破坏更为严重。随着输入地震动峰值加速度不断提高,累积损伤使得结构固有频率不断降低,而阻尼比整体呈现增大趋势。由于砖箍窑洞沿进深方向的刚度偏心分布,遭受地震时结构在单向平动响应的同时存在明显的扭转效应,小烈度地震作用下窑洞背墙侧结构较窑脸侧结构加速度响应小,大烈度地震作用下情况则相反。窑洞各结构层的层间剪力随着输入地震动峰值加速度的提高达到其极限承载力而破坏,刚度逐步退化;其中,基础-窑腿顶结构层的刚度退化较其他结构层更明显,且中窑腿相较于边窑腿刚度退化更快,受中窑腿约束的中拱顶刚度退化也更大。此外,结构变形及累积滞回耗能也随着输入地震动峰值加速度的提高而显著增加。