多層砌體結構破壞模式研究與控制.pdf

1、砌體結構是我國長時期來應用最為廣泛的一種結構形式。由于自身材料特性局限導致其抗震性能相對混凝土及鋼結構較差，在以汶川地震為代表的歷次強震中受損嚴重。震害現(xiàn)象表明：一方面，嚴格遵守規(guī)范設計的砌體結構基本可以滿足抗震要求；另一方面，實現(xiàn)強震作用下砌體結構破壞模式的預期與控制，依據(jù)我國現(xiàn)行相關規(guī)范尚難以滿足要求。根據(jù)目前砌體結構抗震存在的問題，本文展開了大量研究工作：前后兩年深入災區(qū)第一線對汶川地震后多層砌體結構破化模式進行數(shù)次深入調(diào)查與研究

2、；借助MSC.MARC有限元數(shù)值模擬軟件分析地震作用下砌體結構墻體真實的受力狀態(tài)與應力分布規(guī)律；論證指出我國相關設計規(guī)范中存在的不足之處和亟待完善之處；全面深入地展開砌體結構各種應力狀態(tài)下的材料力學性能試驗研究；有限元定量分析地震作用下各類破壞模式的主要影響因素與技術指標；分析論證更為合理的砌體結構內(nèi)力分析理論與抗震承載力設計方法；尋求多層砌體結構合理破壞模式的發(fā)生條件和控制方法。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴從砌體結構各種震害現(xiàn)象

3、中尋找到一般規(guī)律，總結出窗間墻破壞、窗下墻破壞及兩者混合破壞三類典型破壞模式。對比分析了三類不同破壞模式產(chǎn)生的根本原因，對產(chǎn)生各自震害現(xiàn)象的破壞機理做出了科學合理的解釋，提出能夠有效耗散地震能量、保證結構整體性的合理破壞模式。⑵借助有限元數(shù)值模擬與力學相關理論分析方法，揭示了地震作用下砌體結構窗下墻和窗間墻的力學狀態(tài)和應力分布規(guī)律（二者的應力狀態(tài)可以用不同應力比和灰縫角度的拉壓應力單元表示）；建立了主應力單元點及對應平面莫爾圓與墻體內(nèi)任

4、一點的平面應力狀態(tài)的對應函數(shù)關系，提出砌體結構統(tǒng)一的強度破壞包絡線和各種應力狀態(tài)下平面應力破壞準則；針對窗下墻與窗間墻破壞模式，提出了各自破壞準則的函數(shù)表達式。⑶參考壁式框架受力特性建立了多層砌體結構的內(nèi)力分析模型，提出砌體結構改進的內(nèi)力分析思路與計算方法；繼承現(xiàn)行設計規(guī)范，提出砌體結構抗震承載力設計方法，分別建立了窗間墻和窗下墻抗震承載力設計驗算表達式；確定高寬比ψ作為不同破壞模式發(fā)生的主要控制要素并據(jù)此提出了窗下墻先于窗間墻發(fā)生破壞