砖砌体结构墙体和房屋抗震倒塌性能研究

摘要

目前，砌体结构是广大农村应用最多的一种结构形式，在历次地震中倒塌最严重的是砌体结构，因此对砌体结构抗震抗倒塌性能的研究意义重大。本文基于从构件到整体结构的分析思路，对15片不同构造措施的墙体进行了数值模拟，并对8栋不同构造柱配置率、不同层数的结构展开了IDA分析及地震易损性分析，对砖砌体结构构件和体系的抗倒塌设计及加固有一定的指导意义。
　　本文分别采用了LS-DYNA显式算法和ANSYS隐式算法对15片墙体进行了数值模拟，并与已有试验结果的9片墙体进行了对比，验证了有限元分析参数选取的合理性，探讨了竖向压应力、加载方式、高宽比、开洞率及有无构造柱等因素对墙体承载力和抗倒塌性能的影响，并评价了显式算法及隐式算法各自的优劣性。
　　选用了8度地区一三层砖混办公楼，对其承重横墙用显式算法得到骨架曲线，将各层所有横墙的骨架曲线进行叠加，并通过改变构造柱的配置比例及增加层数得到8栋结构的层间恢复力模型。选用了20条地震记录，利用MATLAB程序对结构展开IDA分析，得到各结构的IDA曲线。对IDA计算结果进行处理，得到16％、50％、84％曲线，根据50％曲线统计出各结构的10点、CP点、GI点，为易损性分析做准备。
　　阐述了地震易损性分析原理及分析步骤，根据IDA计算结果，建立结构各状态的承载力概率函数，得到结构不同状态下的地震易损性曲线。对倒塌状态下的地震易损性曲线进行分析，得到该8栋结构在不同烈度下的罕遇地震和特大地震下的倒塌概率，并对不同烈度下三、七层砖混结构构造柱的配置比例给出了一些参考意见。

目录

文摘

英文文摘

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1.1 砌体结构抗震抗倒塌的研究状况

1.1.1 研究背景及意义

1.1.2 砌体结构抗震倒塌性能研究综述

1.2 增量动力法在性能评估中的应用状况

1.3 本文的研究内容

第2章 砖砌墙体各性能的数值模拟

2.1 LS-DYNA简介及显式算法基本概念

2.2 显式分析模拟参数的选取

2.2.1 材料模型及破坏准则的选取

2.2.2 单元的选取

2.2.3 阻尼值的选取

2.2.4 求解时间的控制

2.3 LS-DYNA墙体分析结果

2.3.1 试验加载模型与计算模型

2.3.2 材料参数

2.3.3 墙体各性能数值模拟与试验对比

2.3.4 墙体开洞和构造柱对墙体性能影响

2.4 ANSYS简介及隐式算法基本概念

2.5 隐式分析模拟参数的选取

2.5.1 材料本构关系及破坏准则的选取

2.5.2 单元类型的选取

2.5.3 迭代算法

2.5.4 收敛准则

2.6 ANSYS隐式分析结果

2.6.1 不同算法计算结果与实验值对比

2.6.2 不同因素对裂缝及应力分布的影响

2.7 本章小结

第3章 砌体结构的增量动力分析

3.1 增量动力分析方法介绍

3.1.1 增量动力法基本原理

3.1.2 增量动力分析过程

3.2 砌体结构层间恢复力模型

3.2.1 工程概况

3.2.2 墙体模拟结果及结构层间恢复力模型

3.3 计算模型的选取

3.4 地震波及计算方法的选取

3.5 IDA计算结果及分析

3.6 本章小结

第4章 砌体结构侧向倒塌地震易损性分析

4.1 地震易损性概念及分析方法简介

4.2 地震易损性各能力点的确定准则

4.3 地震易损性的原理及步骤

4.3.1 地震易损性计算原理

4.3.2 地震易损性分析步骤

4.4 结构地震易损性算例分析

4.4.11#栋结构地震易损性分析过程

4.4.22#～8#栋结构地震易损性分析结果

4.5 分析与讨论

4.6 本章小结

结论与展望

参考文献

附录A(攻读学位期间所发表的学术论文目录)

致谢