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文檔簡介
1、大開間多層磚砌體房屋的結(jié)構(gòu)布置形式主要由建筑功能決定,這導(dǎo)致其抗震性能較差,在地震現(xiàn)場屢屢發(fā)現(xiàn)倒塌破壞,從而造成了大量的人員傷亡及不可估量的負(fù)面社會效應(yīng)。為了研究該類結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力,本文以數(shù)值模擬手段為主,對其地震倒塌破壞模式、倒塌分析方法及判別標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了系統(tǒng)研究,并得出了結(jié)構(gòu)抗地震倒塌性能的評價(jià)指標(biāo)。論文的主要研究內(nèi)容和成果如下:
首先,通過對汶川地震災(zāi)區(qū)的現(xiàn)場調(diào)查及大量震害資料分析,歸納并總結(jié)了磚墻構(gòu)件及整體結(jié)構(gòu)的不
2、同破壞形式及程度。同時(shí),深入分析了多層砌體結(jié)構(gòu)在地震中發(fā)生倒塌破壞的原因。通過與框架結(jié)構(gòu)的層屈服地震倒塌機(jī)制的比較,詳細(xì)說明了多層砌體結(jié)構(gòu)的豎向倒塌機(jī)制。在此基礎(chǔ)上,對一典型大開間多層砌體結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行拆除構(gòu)件法分析,提出了該類結(jié)構(gòu)在地震作用下的典型倒塌模式,為其倒塌分析方法的提出提供了基礎(chǔ)。
其次,對現(xiàn)有的磚砌體結(jié)構(gòu)數(shù)值計(jì)算模型進(jìn)行了梳理,再將Holmquist-Johnson-Cook損傷本構(gòu)材料模型引入基于三維實(shí)體單元整體
3、式模型的顯式動(dòng)力計(jì)算方法,有效實(shí)現(xiàn)了采用預(yù)制樓板和現(xiàn)澆樓板的典型大開間多層砌體結(jié)構(gòu)地震倒塌全過程模擬。通過對計(jì)算結(jié)果的分析,進(jìn)一步驗(yàn)證了該類結(jié)構(gòu)的豎向倒塌機(jī)制。并以此為基礎(chǔ),提出了多層砌體結(jié)構(gòu)的簡化地震倒塌分析方法——“二階段”法。
接下來,針對“二階段”法中的數(shù)值計(jì)算模型展開了系統(tǒng)研究,提出采用能提供磚墻完整恢復(fù)力模型的三彈簧單元模型進(jìn)行非線性動(dòng)力時(shí)程分析。通過收集國內(nèi)外近百個(gè)磚墻試件的擬靜力試驗(yàn)數(shù)據(jù),并將其分為無約束實(shí)心墻
4、、無約束開洞墻、約束實(shí)心墻和約束開洞墻,采用數(shù)值統(tǒng)計(jì)和回歸方法,分別提出了確定恢復(fù)力模型關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算公式。提出采用修正D-P Cap破壞準(zhǔn)則進(jìn)行基于三維實(shí)體單元模型韻豎向倒塌驗(yàn)算分析,通過將其與彌散裂縫損傷本構(gòu)模型進(jìn)行對比明確了其具備更好的適用性。在此基礎(chǔ)上,對10片磚墻構(gòu)件和一棟子結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了擬靜力試驗(yàn),通過與試驗(yàn)結(jié)果的對比驗(yàn)證了上述計(jì)算模型的合理性和有效性。
此外,對磚砌體的雙參數(shù)損傷模型進(jìn)行了改進(jìn),明確了不同類型磚墻
5、抗震性能的差異,并對其損傷控制指標(biāo)進(jìn)行了重新標(biāo)定。在此基礎(chǔ)上,對大開間多層磚砌體結(jié)構(gòu)在不同烈度下的地震響應(yīng)進(jìn)行了計(jì)算,研究了結(jié)構(gòu)的損傷分布狀態(tài)?;诜蔷€性靜力拆除構(gòu)件分析方法,研究了現(xiàn)澆樓板、圈梁、構(gòu)造柱等構(gòu)件對結(jié)構(gòu)抗倒塌性能的影響,計(jì)算得出了相應(yīng)的開間、進(jìn)深、層高等參數(shù)的抗倒塌限值。
最后,采用上述倒塌分析方法及判別標(biāo)準(zhǔn),基于IDA計(jì)算,分別對4種采用不同構(gòu)造措施的結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了CMR分析,從而得到了評價(jià)大開間多層砌體結(jié)構(gòu)抗
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