书名：独立式石箍窑洞抗震及其加固性能研究
书号：978-7-5239-0241-7
定价：79.8元
作者：张风亮 薛建阳 刘祖强 李妍 田立奇 周汉亮 潘文彬 韩路平
出版时间：2025-12-22
出版社：中国电力出版社
页码： 184    字数(千字)：179
开本：16开    版次：1    印次：1

品牌介绍

中国电力出版社成立于 1951 年，作为中国成立最早的中央科技出版社之一，曾隶属于水利电力部、能源部、电力工业部、国家电力公司，现为国家电网公司所属的科技出版社，在电气技术专业出版领域享有极高的声誉。该社作为以图书出版为主体，音像、电子出版物、期刊、网络出版共同发展的大型出版企业，以强大的出版资源和高素质的专业队伍，致力于向读者提供包括电力工程、电气工程、建筑工程、电子技术、信息技术、外语、大中专教材、家教等学科门类齐全的权威出版物，也竭力为广大师生提供精品教材，是教育部和北京市教委规划教材的出版基地之一。

产品特色

已有的研究多集中在建筑设计、人居环境、历史文化等领域，防灾减灾方面成果很少，缺乏石箍窑洞建筑灾变机理研究，以及科学合理的结构性能评估理论和修缮加固技术，严重制约着该类传统民居、红色革命文物的保护与传承。本书可为传统民居保护、黄土窑洞类革命文物修缮的管理人员和技术人员提供指导性意见。

作者介绍

张风亮，男，中共党员，工学博士（后），正高级工程师，陕西省建筑科学研究院有限公司总经理助理、学术委员会办公室主任、建筑结构与施工研究所所长，陕西建科建设特种工程有限公司董事长，博士生导师。主要从事建筑物结构性能评估及其性能提升技术研究、文物建筑超长延寿保护研究。现兼任全国农房建设技术指导专家组成员、住房和城乡建设部防灾研究中心专家委员会委员、中国建筑节能协会工程改造与加固分会专家委员会委员、陕西省科技计划项目评审专家库成员、陕西科技奖励评审专家、陕西省农村危房改造技术专家工作组成员。

内容介绍

本书聚焦于我国黄土高原地区广泛分布的传统民居形式——独立式石箍窑洞，系统研究其抗震性能及加固技术，旨在提升此类结构的抗震安全性与可持续性，兼具工程实用价值与文化保护意义。 本书深入解析了独立式石箍窑洞独特的拱券—石箍—土体协同工作机理，明确其作为生土建筑在材料性能（抗拉强度低、脆性大）与结构形式（整体性差、冗余度低）上的先天抗震不足。通过精细化数值模拟与振动台试验，揭示其在强震作用下典型破坏模式（拱脚开裂、石箍失效、拱顶塌落、山墙外闪等）及其演化规律。建立考虑土—结构相互作用的精细化有限元模型，全面评估不同参数（窑洞跨度、矢高、土体性质、石箍尺寸与砌筑方式）对其抗震性能的影响规律，为安全评价与加固设计提供科学依据。同时本书还系统梳理评价了现有常用加固方法的效果与局限性，在此基础上，重点提出并验证两种创新加固体系：钢筋网水泥砂浆面层复合加固和钢带约束加固，有效提高抗倒塌能力和延性。 本书可供传统民居保护、独立式石箍窑洞类建筑修缮的管理人员和技术人员参考使用。
本书适用于本书可供传统民居保护、独立式石箍窑洞类建筑修缮的管理人员和技术人员参考使用。

前言

前言 窑洞建筑是我国西北部黄土高原地区极具地域特色的典型传统民居类型，也是最古老的居住形式，其广泛分布于晋、陕、甘、豫和宁等省。迄今为止，在广大的黄土高原农村地区仍有相当一部分人居住在窑洞之中。由于近些年频发地震等自然灾害，大量窑洞不同程度受损，这严重危及当地居民的生命及财产安全。当前国家实施精准扶贫及高烈度区农房抗震改造的重大战略，急需对分布广泛、居住量大、抗震能力差的石箍窑洞进行抗震加固研究。目前，关于窑洞建筑的研究大多仍停留在材料物理力学性能、结构静力及动力有限元分析，而针对其进行抗震加固的理论及试验研究寥寥无几，且缺乏从结构抗震的角度出发，提出合理加固方案的研究。 本书主要通过陕西省建筑科学研究院有限公司“传统民居结构安全性能评估与保护”科研团队前期对陕西、山西等5 省份、38 个县区、260 个自然村、4000 多户窑居进行大量调研，并基于开展的独立式石箍窑洞振动台试验及其加固模型的振动台试验，结合数值模拟、理论分析及工程实践，分析研究了独立式石箍窑洞的抗震性能、性态水平及性能指标量化，以及加固后的独立式石箍窑洞模型的抗震性能和地震破坏模式，为今后独立式石箍窑洞修缮保护提供重要的理论依据。 本书共分8 章，主要内容包括：绪论，独立式石箍窑洞模型振动台试验方案，独立式石箍窑洞模型振动台试验现象及结果分析，独立式石箍窑洞地震数值模拟分析，独立式石箍窑洞加固模型结构振动台试验方案，独立式石箍窑洞加固模型结构振动台试验现象及结果分析，独立式石箍窑洞加固模型结构地震响应的数值模拟及其破坏分析，展望。 本书由陕西省建筑科学研究院有限公司张风亮、李妍、田立奇、韩路平，西安建筑科技大学薛建阳、刘祖强、潘文彬、周汉亮共同写作，全书由张风亮统稿。 感谢西安建筑科技大学赵鸿铁教授在研究过程中给予的建设性意见，使本书能够顺利完成。同时本书在编写过程中，参考了大量的国内外文献、同类教材和著作，在此一并表示致谢。 希望本书能为读者的学习和工作提供帮助，尤其是为传统民居保护、黄土窑洞类建筑修缮的管理人员和技术人员提供建议。限于作者水平，书中难免有不妥之处，敬请同行专家及广大读者批评指正。 作者 2025 年10 月

目录

目录
前言
1 绪论1
11 独立式窑洞民居概述 1
111 窑洞民居的分布及历史 1
112 窑洞民居的类型 2
113 独立式窑洞民居的特点及分类 4
12 独立式窑洞民居的震害 5
13 独立式石箍窑洞及其加固技术的研究现状 6
2 独立式石箍窑洞模型振动台试验方案 11
21 试验模型设计 11
211 调研情况 11
212 模型相似比设计 11
213 试验模型介绍 14
214 模型材料及尺寸的确定 15
22 试验模型制作 16
221 钢筋混凝土基础制作 16
222 石砌体砌筑 16
223 覆土填筑 18
224 混凝土配重块与钢架制作 19
23 试验模型材料性能 20
24 试验设备及加载制度 21
241 试验所用振动台参数 21
242 位移与加速度传感器的布置 22
243 地震波的选取 25
244 试验加载制度 27
3 独立式石箍窑洞模型振动台试验现象及结果分析 34
31 试验现象分析 34
32 动力特性分析 45
33 加速度响应分析 49
331 加速度时程曲线分析 49
332 加速度动力放大系数 52
34 位移响应分析 59
341 位移时程曲线分析 59
342 相对位移分析 59
343 侧移角分析 62
35 扭转效应分析 65
351 结构刚度简化计算 65
352 扭转分量时程曲线 66
353 扭转角分析 68
36 底部剪力分析 69
37 滞回曲线与耗能分析 69
4 独立式石箍窑洞地震数值模拟分析 72
41 有限元分析软件的选取 72
42 材料的本构关系 73
421 覆土的本构关系 73
422 石砌体的本构关系 74
43 参数确定与模型的建立 75
431 参数的确定 75
432 有限元模型的建立 77
44 有限元模拟可行性验证 78
441 自振频率分析 78
442 动力时程分析 78
443 损伤情况分析 82
45 不同参数对石箍窑洞地震响应的影响 89
451 不同覆土厚度对石箍窑洞地震响应的影响 89
452 不同拱跨数量对石箍窑洞地震响应的影响 91
453 不同拱矢跨比对石箍窑洞地震响应的影响 92
5 独立式石箍窑洞加固模型结构振动台试验方案 95
51 试验目的 95
52 初始模型的地震破坏评估 95
53 初始模型震损后的修复与抗震加固 97
531 模型裂缝的加固 97
532 模型的整体抗震加固 97
54 试验模型材料的力学性能 100
541 初始模型材料强度 100
542 加固模型材料强度 103
55 加固模型试验的加载制度 103
6 独立式石箍窑洞加固模型结构振动台试验现象及结果分析 107
61 试验过程及破坏现象 107
62 加固模型结构动力特性分析 113
621 自振频率 113
622 阻尼比 114
623 刚度退化分析 115
63 加固模型加速度响应分析 117
631 模型加速度响应时程分析 117
632 模型最大加速度及加速度放大系数 121
64 加固模型位移响应分析 130
641 模型位移反应时程分析 130
642 模型相对位移及侧移角分析 133
65 加固模型扭转效应分析 136
66 模型底部剪力分析 139
67 加固模型滞回曲线与耗能分析 140
671 剪力—位移滞回曲线 140
672 模型耗能分析 141
7 独立式石箍窑洞加固模型结构地震响应的数值模拟及其破坏分析 143
71 有限元分析软件的选取 143
72 有限元分析模型的建立与计算 143
721 模型材料的本构关系 143
722 材料参数设置 148
723 模型的建立过程及其加载制度 151
724 动力特性 153
73 加速度响应分析 153
74 位移响应分析 156
75 地震破坏分析 159
8 展望 169
参考文献 170