【碩士】砌體結(jié)構(gòu)地震倒塌過程模擬及抗倒塌性能分析

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　　【碩士】砌體結(jié)構(gòu)地震倒塌過程模擬及抗倒塌性能分析　　授予學(xué)位：碩士　　學(xué)位授予單位: 重慶大學(xué)　　學(xué)位年度：2011　　 歷史震害表明在強(qiáng)震中砌體結(jié)構(gòu)房屋容易發(fā)生倒塌，造成巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，因此對(duì)砌體結(jié)構(gòu)的抗倒塌性能及措施進(jìn)行研究有較重要的意義。進(jìn)行砌體結(jié)構(gòu)的抗倒塌性能試驗(yàn)研究耗資大，經(jīng)費(fèi)多，且常由于試驗(yàn)條件設(shè)置難以取得預(yù)期的試驗(yàn)結(jié)果。利用仿真方法進(jìn)行砌體結(jié)構(gòu)抗倒塌性能分析成為一項(xiàng)必要的研究手段。　　 本文圍繞砌體結(jié)構(gòu)抗倒塌性能展開的研究工作主要有:　　 ①在查閱了大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了目前進(jìn)行地震倒塌仿真分析的主要方法，選擇了基于顯示積分的有限元方法?！　? ②在顯式動(dòng)力有限元軟件ANSYS/LS-DYNA中，通過選擇合適的材料模型，設(shè)定材料失效準(zhǔn)則及其它參數(shù)，同時(shí)引入接觸與碰撞算法，對(duì)某振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)進(jìn)行仿真模擬，并且對(duì)模型進(jìn)行倒塌過程的模擬。　　 ③利用ANSYS/LS-DYNA進(jìn)行地震作用下砌體結(jié)構(gòu)的仿真分析，分別研究了構(gòu)造柱、砂漿強(qiáng)度、開洞率、塊體密度以及窗間墻與窗下墻的剛度對(duì)砌體結(jié)構(gòu)抗倒塌性能的影響?！　? 通過上述研究取得的主要成果有:　　 ①利用ANSYS/LS-DYNA對(duì)砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震作用下的仿真分析時(shí)，可采用較簡(jiǎn)單的塑性隨動(dòng)模型，并定義合適的材料失效準(zhǔn)則，這樣可實(shí)現(xiàn)對(duì)砌體結(jié)構(gòu)地震倒塌過程的模擬?！　? ②砌體結(jié)構(gòu)倒塌過程的模擬表明由于門窗洞口處容易出現(xiàn)應(yīng)力集中，結(jié)構(gòu)從窗洞口四角處開始發(fā)生破壞，當(dāng)繼續(xù)受到地震荷載時(shí)，底層首先出現(xiàn)整體破壞甚至倒塌?！　? ③構(gòu)造柱可以提高砌體結(jié)構(gòu)的變形能力和整體性，一定程度上限制結(jié)構(gòu)倒塌，是抗倒塌的核心構(gòu)造措施;砂漿強(qiáng)度主要從承載力角度影響結(jié)構(gòu)的抗倒塌性能;對(duì)于開洞墻體，開洞率越大，整個(gè)結(jié)構(gòu)的承載力下降越多，越容易倒塌;塊體強(qiáng)度一定時(shí)，密度相對(duì)較小可以提高結(jié)構(gòu)抗震承載力，有利于抗倒塌;窗間墻與窗下墻的剛度比會(huì)影響地震作用下墻體破壞的次序，當(dāng)窗間墻與窗下墻的剛度比小于1.0時(shí)，窗間墻先破壞，大于1.0時(shí)則窗下墻先破壞，而窗間墻的破壞會(huì)使結(jié)構(gòu)承載力迅速下降，從而使得倒塌更迅速?！　? ④根據(jù)影響因素分析，提出了以下砌體結(jié)構(gòu)抗倒塌措施的建議:砌體結(jié)構(gòu)在滿足設(shè)置構(gòu)造柱、圈梁等構(gòu)造措施的基礎(chǔ)上，還應(yīng)保證小震下的強(qiáng)度儲(chǔ)備不能過小;設(shè)計(jì)中可以適當(dāng)提高砂漿強(qiáng)度，盡量減少開洞率，優(yōu)先選擇密度較小塊體，保證窗間墻與窗下墻的剛度比在1.0以上?！　?

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