村镇砌体建筑捆绑橡胶束滑移减震技术数值分析

摘要

在目前及以后相当长的时期内，砌体结构仍将是我国广大城乡建筑的主要结构形式。砌体结构强度低、整体性差，抗震性能弱，强烈地震时，存在倒塌的可能性。当前，我国许多村镇的砌体结构房屋缺乏必要的抗震构造措施(例如圈梁和构造柱)，或者抗震构造措施施工质量不合格，使得这些房屋建筑的抗震能力堪忧。从5.12汶川地震的震害来看，农村民居的建设不仅要采用必要的抗震构造措施，同时还要兼顾经济性和实用性。针对村镇房屋在地震时破坏和倒塌严重的问题，经本文作者所在课题组研究，提出了一种新型的基础隔震方法，其造价低廉、施工简便、减震效果较好，能够在处于中低烈度区的农村地区推广使用。
　　 试验研究能够验证这项方法的具体性能，但能进行的试验次数相对有限，因此，部分研究工作需要通过有限元分析方法来进行。作为对试验研究的补充，本文的主要工作如下：
　　 ①总结了常见的有限元软件和砌体结构有限元分析方法，综合选取了有限元软件ABAQUS来分析；对ABAQUS这个软件的有限元分析方法及操作进行了大量充分的研究；
　　 ②为了找到一种适用于描述砌体材料本构行为，能够在软件中准确的模拟砌体材料的方法，本文对砌体材料性质进行了细致的研究；
　　 ③用ABAQUS对同课题组同学所做的拟静力实验进行了数值模拟，验证该软件用于本文分析的可行性及可靠性；
　　 ④通过大量的数值分析模型，从动力时程反应和损伤耗能角度对比了传统结构和滑移结构的抗震性能；
　　 ⑤研究不同烈度区摩擦系数对结构动力响应的影响；
　　 ⑥对捆绑橡胶束的限位性能进行了数值模拟。
　　 通过以上的研究工作，得到了以下结论：
　　 ①用ABAQUS对砌体结构拟静力墙片试验进行模拟，与试验结果吻合较好，验证了该模拟方法的可靠性；
　　 ②通过对比传统结构及具有不同摩擦系数的滑移结构动力时程分析的结果，说明了该项滑移减震技术的可行性；
　　 ③通过减震率的计算，确定了各烈度区摩擦系数的取值范围，具有实际应用价值。