【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　　授予學位：碩士　　學位授予單位: 重慶大學　　學位年度：2011　　歷史震害表明在強震中砌體結(jié)構(gòu)房屋容易發(fā)生倒塌，造成巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失，因此對砌體結(jié)構(gòu)的抗倒塌性能及措施進行研究有較重要的意義。進行砌體結(jié)構(gòu)的抗倒塌性能試驗研究耗資大，經(jīng)費多，且常由于試驗條件設置難以取得預期的試驗結(jié)果。利用仿真方法進行砌體結(jié)構(gòu)抗倒塌性能分析成為一項必要的研究手段?！　? 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在查閱了大量國內(nèi)外文獻的基礎上，總結(jié)了目前進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在顯式動力有限元軟件ANSYS/LS-DYNA中，通過選擇合適的材料模型，設定材料失效準則及其它參數(shù)，同時引入接觸與碰撞算法，對某振動臺試驗進行仿真模擬，并且對模型進行倒塌過程的模擬?！　? ③利用ANSYS/LS-DYNA進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、砂漿強度、開洞率、塊體密度以及窗間墻與窗下墻的剛度對砌體結(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對砌體結(jié)構(gòu)進行地震作用下的仿真分析時，可采用較簡單的塑性隨動模型，并定義合適的材料失效準則，這樣可實現(xiàn)對砌體結(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)應力集中，結(jié)構(gòu)從窗洞口四角處開始發(fā)生破壞，當繼續(xù)受到地震荷載時，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;砂漿強度主要從承載力角度影響結(jié)構(gòu)的抗倒塌性能;對于開洞墻體，開洞率越大，整個結(jié)構(gòu)的承載力下降越多，越容易倒塌;塊體強度一定時，密度相對較小可以提高結(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影響地震作用下墻體破壞的次序，當窗間墻與窗下墻的剛度比小于1.0時，窗間墻先破壞，大于1.0時則窗下墻先破壞，而窗間墻的破壞會使結(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)在滿足設置構(gòu)造柱、圈梁等構(gòu)造措施的基礎上，還應保證小震下的強度儲備不能過小;設計中可以適當提高砂漿強度，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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