砌体结构在水平地震作用下整体弯曲破坏的有限元分析

摘要

砌体结构历史悠久，应用广泛。在中国，砌体结构普遍应用于民用建筑和工业建筑中，且在抗震设防地区也大量存在。然而砌体结构是一种典型的脆性结构，其抗震性能较差，在地震荷载的作用下极易发生倒塌现象，在强震作用下则更为明显。因此，对影响砌体结构倒塌行为的因素进行深入分析和研究尤为重要。
　　在中国，多层砌体结构房屋一般不需要进行整体弯曲验算，仅限制其整体高宽比。而在已有的各国地震记载中，有相当一部分砌体结构在满足高宽比要求的条件下却仍然发生了整体弯曲破坏，也有部分砌体结构虽不满足高宽比要求却未发生整体弯曲破坏。由此可见，高宽比并非是影响砌体结构整体弯曲破坏的唯一因素。因此，本文通过有限元仿真实验的方法，来探求砌体结构在地震荷载作用下的整体弯曲破坏行为及其影响因素。
　　本文按照现行砌体结构设计规范和建筑抗震设计规范，建立了典型砌体结构模型，并基于多种影响因素建立了多个对照模型。使用有限元动力分析软件，通过选取合理材料参数及失效准则，来模拟砌体结构在地震作用下的倒塌行为。
　　本文的主要研究内容以及研究成果如下：
　　1.建立与典型模型不同高度的参照模型，对比不同强度下各层高砌体结构的破坏方式和破坏程度，确定了高度对结构整体弯曲破坏程度的影响作用。
　　2.通过改变基准模型的横墙长度来调整高宽比，对比不同高宽比模型在同级地震下的破坏状态及相关参数，判定高宽比是影响砌体结构弯曲破坏的因素。
　　3.调整模型纵向尺寸来改变结构模型在单位水平面积上的横墙面积，通过对不同横墙面积比的砌体结构模型在水平地震荷载作用下的地震响应进行对比分析，发现横墙面积比较大的砌体结构在同等条件下具有较高的弯曲抵抗力。
　　4.对比有构造措施和无构造措施的砌体结构模型在水平地震荷载作用下的反应，发现构造柱可以有效地提高砌体结构房屋整体的受弯承载能力。
　　5.根据有限元软件仿真分析的结果，总结了砌体结构抵抗整体弯曲破坏的几点重要措施，提出了补充和完善砌体结构设计规范的几点建议。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 选题背景

1.2 砌体结构整体弯曲破坏研究现状

1.3 砌体结构规范中存在的问题

1.4 本文的研究内容及其意义

第2章 有限元法的基本原理

2.1 有限元软件及其算法原理

2.2 有限元程序的算法简介

2.3仿真模拟流程

第3章 仿真模型的建立

3.1 模型结构设计

3.2 地震波的选择和调整

3.3 砌体的匀质化模拟方法

3.4 钢筋混凝土材料的模拟方法

3.5 材料模型的选择及参数确定

第4章 水平地震作用下砌体结构破坏仿真分析

4.1 砌体结构高度的影响

4.2 高宽比的影响

4.3横墙面积率的影响

4.4 房屋构造措施的影响作用分析

第5章 多层砌体结构水平地震作用下的倾覆分析

5.1 计算模型的简化

5.2 抗倾覆验算方法

5.3 本章小结

第6章 结论与展望

致谢

参考文献