实心结构砖塔地震响应实验研究及数值分析

摘要

砖石古塔融合了外来文化和中华传统建筑艺术的精华，是我国古代高层建筑的杰出代表，具有重要的文物价值。然而对于实心砖石古塔在地震作用下的震害机理尚未完全明确，开展实心砖石古塔的地震响应研究对其震害分析并加以保护具有重要的理论意义及实用价值。
　　本文以具有代表性的实心砖石古塔玄奘塔为例，设计制作了1/8比例的玄奘塔模型，开展了不同烈度水平地震波作用下的振动台试验研究，分析了各测点加速度及位移响应，试验结果表明，地震波双向作用时结构的地震响应更为剧烈，在地震波作用下，玄奘塔一层顶部破坏较为严重，主要是由于该塔一层存在塔室结构，表明当结构存在突变层时对抗震尤为不利。
　　采用ABAQUS有限元软件，建立了振动台试验模型塔数值仿真试验模型，开展了相同地震波作用下的数值仿真分析，将数值仿真结果与振动台试验结果进行了对比，两者加速度及位移地震响应总体规律一致，表明有限元仿真模拟分析可以作为振动台试验的辅助方法。
　　建立了玄奘塔试验模型结构与原型结构的数值计算模型，对比分析了地震作用下二者的动力响应，并且分析研究了结构的动力相似关系，验证了试验模型的合理性。依据地震响应分析结果对玄奘塔的麻害形式进行了预测，揭示了古塔的震害规律，为古塔保护工作的开展提供参考。

目录

声明

1 绪论

1.1研究背景与意义

1.2研究现状

1.3研究的主要内容

2 兴教寺玄奘塔振动台试验

2.1引言

2.2玄奘塔的总体概况

2.3试验设备

2.4试验模型的介绍与制作

2.5振动台模型试验方案

2.6本章小结

3 试验现象及结果分析

3.1模型动力特性

3.2模型破坏过程及破坏特征

3.3模型结构的加速度反应

3.4模型结构的位移响应

3.5本章小结

4.1引言

4.2砌体有限元模型的建立

4.3模型塔的模态分析

4.4振动台试验模型数值模拟与试验结果对比

4.5地震波作用下模型塔的应力反应

4.6本章小结

5 玄奘塔原型结构地震反应数值模拟分析

5.1原型结构的动力特性

5.2原型结构数值模拟与缩尺模型结构数值模拟对比

5.3玄奘塔原型结构在地震波作用下的破坏规律

5.4本章小结

6 结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献