芯柱式构造柱约束砌体结构抗震性能评价

摘要

砌体结构因其取材方便、造价低廉等特点，在我国农村地区使用广泛，是村镇建筑中的主要建筑形式，但是砌体结构的抗震性能不甚理想。传统的圈梁，构造柱等措施能有效的提高砌体结构的抗震性能，在我国已得到广泛的应用，并经受住了多次地震的考验，但是传统现浇构造柱由于施工条件限制，难以保证其质量。为了解决传统现浇构造柱的施工不便的问题，重庆大学土木工程学院提出了装配式构造柱技术，并对其中的芯柱式构造柱进行了足尺振动台试验，验证的芯柱式构造柱的性能，为进一步对芯柱式构造柱抗震性能进行评价，本文对振动台试验进行了有限元模拟，并采用非线性有限元方法对芯柱式构造柱约束砌体结构的抗震性能进行了分析。
　　论文主要进行了以下几项工作：
　　①对砌体材料分析模型进行研究，找到了适用于ABAQUS软件的本构关系和损伤塑性准则参数计算方法。
　　②对砌体结构的建模方法进行了探索，对构造柱和墙体的接触关系，板和墙体间的接触关系的模拟进行了总结。
　　③基于有限元分析软件ABAQUS进行了模态分析和时程反应分析，对该软件的有限元分析方法、软件操作进行了研究。
　　④对振动台试验中的芯柱式构造柱约束砌体结构进行模拟，并与试验结果进行了对比，探索了砌体结构抗震性能的评价方法。
　　⑤对比了无构造柱、芯柱式构造柱、现浇构造柱约束砌体结构在地震作用下的破坏模式，并对芯柱式构造柱约束砌体结构的抗震性能进行了评价。
　　⑥设计算例，对芯柱式构造柱的布置要求进行了分析。
　　通过这些研究，取得主要结论如下：
　　①采用ABAQUS对砌体结构进行模拟，并与振动台试验对比，发现其损伤参数云图能够较准确的模拟结构的破坏模式，验证了该模拟方法的可靠性。
　　②通过对无构造柱、芯柱式构造柱、现浇构造柱的对比分析，得出芯柱式构造柱和现浇构造柱在提高砌体结构抗震性能上的效果相当。
　　③通过对构造柱设置位置的研究，得出在大开间房屋两侧宜设置芯柱式构造柱，尺寸较大的门窗洞口两侧也宜设置构造柱。

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1 绪 论

1.1 引言

1.2 砌体结构的相关抗震研究

1.3 本文研究背景

1.4 本文的研究目标和主要内容

2 砌体结构非线性有限元分析方法

2.1 有限元方法简介

2.2 ABAQUS软件介绍和塑性准则

2.3 材料本构关系及塑性准则研究

2.4 小结

3 应用ABAQUS对砌体结构振动台试验进行模拟对比

3.1 振动台试验模型基本情况

3.2 砌体结构有限元模型的建立

3.3 层间位移及模型开裂过程对比

3.4 小结

4 芯柱式构造柱约束砌体结构抗震性能及构造要求分析

4.1 动力特性分析

4.2 无柱、芯柱式、传统式构造柱砌体结构时程反应对比

4.3 芯柱式构造柱布置要求分析

4.4 小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 一些建议与展望

致谢

参考文献

附 录