砌体结构抗倒塌能力的分析方法研究

摘要

普通砌体结构在使用过程中可能会因为施工、环境或者意外等因素导致结构某片墙体突然失效而退出工作，对剩余结构造成未知的安全隐患甚至发生倒塌，因此砌体结构的抗倒塌设计在设计与加固中就显得非常重要。本文采用SAP2000设计软件对砌体结构的抗倒塌能力进行Pushover分析。限于砌体结构的复杂性，SAP2000设计软件只能够对砌体结构的弹性阶段进行分析，目前还无法对真实的砌体结构进行弹塑性分析，而对于框架结构，SAP2000的弹塑性分析较为成熟，本文第一部分工作是研究普通砌体结构转换成等代框架结构模型。等代的理论基础为刚度等代，包括三个方面:轴向刚度、剪切刚度和弯曲刚度。
　　普通砌体结构等代成框架结构后，本文采用SAP2000设计软件建立完整砌体结构模型并与等代框架模型进行了弹性阶段位移和前三阶的振型周期对比。通过对比结果来看，可以确定选择框架等代模型是比较准确和合理的。
　　本文第二部分工作是选择美国公共事务管理局的抗倒塌设计指南GSA2003中的拆除构件方法进行普通砌体结构抗倒塌能力的Pushover分析。考虑本文选用的结构布置形式，确定计算模型拆除构件为角墙、外纵墙中墙、内横墙中墙三种。
　　通过拆除墙体的Pushover分析，发现针对本文选用的工程案例，在给定地震荷载作用下，塑性铰集中出现在首层和第二层，三到六层出现数量较少。首层与第二层的塑性铰进入屈服的大多出现在四个角墙、外墙和拆除墙体的周围墙体。通过拆除墙体分析，能够得到砌体结构不同位置墙体的重要程度和倒塌顺序。此分析成果对在普通砌体结构设计和加固时，判断和重视关键部位墙体与最先倒塌墙体有重要指导意义。

目录

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摘要

1 绪论

1．1 砌体结构的广泛应用

1．2 近年来国内砌体结构倒塌案例

1．2．1 浙江省某房屋局部倒塌

1．2．2 某文化馆职工宿舍楼倒塌

1．2．3 浙江奉化住宅楼倒塌

1．3 砌体结构抗倒塌能力方法研究的提出

1．4 国内外砌体结构抗倒塌能力研究现状

1．4．1 国外研究现状

1．4．2 国内研究现状

1．5 本章小结

2 砌体结构抗倒塌能力的分析方法

2．1 概述

2．2 各国抗倒塌设计规范

2．2．1 欧洲规范

2．2．2 英国规范

2．2．3 GSA美国公共事务管理局

2．3 倒塌分析方法

2．3．1 概念设计

2．3．2 拉结强度法

2．3．3 拆除构件法

2．3．4 关键构件法

2．4 抗倒塌能力分析方法确定

2．4．1 拆除构件法的力学原理

2．4．2 拆除构件的位置

2．4．3 构件拆除的分析方法

2．4．4 荷载工况的确定

2．4．5 评估标准

2．5 本章小结

3 模型等代理论基础

3．1 概述

3．2 等代框架模型

3．3 砌体结构与等代框架模型的结果对比

3．4 本章小结

4 Pushover分析理论基础

4．1 SAP2000软件介绍

4．2 Pushover静力非线性分析方法

4．3 Pushover非线性分析的两种解基本方法

4．3．1 能力谱法

4．3．2 目标位移法

4．4 Pushover分析方法的优缺点

4．4．1 Pushover分析方法的优点

4．4．2 Pushover分析方法的缺点

4．4．3 Pushover分析方法有待解决的问题

4．5 本章小结

5 工程实例分析

5．1 工程实例模型的基本信息

5．2 等代框架模型与砌体模型对比

5．3 模型分析

5．3．1 整体分析

5．3．2 拆除角墙

5．3．3 拆除外纵墙中墙

5．3．4 拆除内横墙中墙

5．3．5 拆除其他位置墙体

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

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