大開間多層磚砌體結(jié)構(gòu)抗地震倒塌性能研究.pdf

1、大開間多層磚砌體房屋的結(jié)構(gòu)布置形式主要由建筑功能決定，這導致其抗震性能較差，在地震現(xiàn)場屢屢發(fā)現(xiàn)倒塌破壞，從而造成了大量的人員傷亡及不可估量的負面社會效應。為了研究該類結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌能力，本文以數(shù)值模擬手段為主，對其地震倒塌破壞模式、倒塌分析方法及判別標準進行了系統(tǒng)研究，并得出了結(jié)構(gòu)抗地震倒塌性能的評價指標。論文的主要研究內(nèi)容和成果如下:
　　首先，通過對汶川地震災區(qū)的現(xiàn)場調(diào)查及大量震害資料分析，歸納并總結(jié)了磚墻構(gòu)件及整體結(jié)構(gòu)的不

2、同破壞形式及程度。同時，深入分析了多層砌體結(jié)構(gòu)在地震中發(fā)生倒塌破壞的原因。通過與框架結(jié)構(gòu)的層屈服地震倒塌機制的比較，詳細說明了多層砌體結(jié)構(gòu)的豎向倒塌機制。在此基礎(chǔ)上，對一典型大開間多層砌體結(jié)構(gòu)模型進行拆除構(gòu)件法分析，提出了該類結(jié)構(gòu)在地震作用下的典型倒塌模式，為其倒塌分析方法的提出提供了基礎(chǔ)。
　　其次，對現(xiàn)有的磚砌體結(jié)構(gòu)數(shù)值計算模型進行了梳理，再將Holmquist-Johnson-Cook損傷本構(gòu)材料模型引入基于三維實體單元整體

3、式模型的顯式動力計算方法，有效實現(xiàn)了采用預制樓板和現(xiàn)澆樓板的典型大開間多層砌體結(jié)構(gòu)地震倒塌全過程模擬。通過對計算結(jié)果的分析，進一步驗證了該類結(jié)構(gòu)的豎向倒塌機制。并以此為基礎(chǔ)，提出了多層砌體結(jié)構(gòu)的簡化地震倒塌分析方法——“二階段”法。
　　接下來，針對“二階段”法中的數(shù)值計算模型展開了系統(tǒng)研究，提出采用能提供磚墻完整恢復力模型的三彈簧單元模型進行非線性動力時程分析。通過收集國內(nèi)外近百個磚墻試件的擬靜力試驗數(shù)據(jù)，并將其分為無約束實心墻

4、、無約束開洞墻、約束實心墻和約束開洞墻，采用數(shù)值統(tǒng)計和回歸方法，分別提出了確定恢復力模型關(guān)鍵參數(shù)的計算公式。提出采用修正D-P Cap破壞準則進行基于三維實體單元模型韻豎向倒塌驗算分析，通過將其與彌散裂縫損傷本構(gòu)模型進行對比明確了其具備更好的適用性。在此基礎(chǔ)上，對10片磚墻構(gòu)件和一棟子結(jié)構(gòu)模型進行了擬靜力試驗，通過與試驗結(jié)果的對比驗證了上述計算模型的合理性和有效性。
　　此外，對磚砌體的雙參數(shù)損傷模型進行了改進，明確了不同類型磚墻

5、抗震性能的差異，并對其損傷控制指標進行了重新標定。在此基礎(chǔ)上，對大開間多層磚砌體結(jié)構(gòu)在不同烈度下的地震響應進行了計算，研究了結(jié)構(gòu)的損傷分布狀態(tài)?；诜蔷€性靜力拆除構(gòu)件分析方法，研究了現(xiàn)澆樓板、圈梁、構(gòu)造柱等構(gòu)件對結(jié)構(gòu)抗倒塌性能的影響，計算得出了相應的開間、進深、層高等參數(shù)的抗倒塌限值。
　　最后，采用上述倒塌分析方法及判別標準，基于IDA計算，分別對4種采用不同構(gòu)造措施的結(jié)構(gòu)模型進行了CMR分析，從而得到了評價大開間多層砌體結(jié)構(gòu)抗