基于結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的砌體墻片細胞自動機分析方法.pdf

1、由于砌體結(jié)構(gòu)組成的復(fù)雜性及其自身的高度變異性，導(dǎo)致現(xiàn)有的分析方法在分析砌體結(jié)構(gòu)時，計算的精度和算法的穩(wěn)定性很難取得滿意的結(jié)果，這在一定程度上制約了砌體結(jié)構(gòu)的發(fā)展；與此同時，所進行的各種砌體結(jié)構(gòu)試驗，積累了大量的試驗數(shù)據(jù)，卻沒有被現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)分析方法充分利用，而且其中蘊含的未知知識尚待揭示。另一方面，砌體結(jié)構(gòu)工作行為的復(fù)雜性使之成為豐富的科學(xué)與工程研究問題的載體，砌體結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域可謂結(jié)構(gòu)分析概念、理論與方法發(fā)展的沃土，幾乎所有的結(jié)構(gòu)分析方法

2、都可以在此領(lǐng)域展現(xiàn)其特有功能。因此，需要創(chuàng)新性地發(fā)展現(xiàn)有的砌體結(jié)構(gòu)分析方法，使之能夠較為精確地分析砌體結(jié)構(gòu)復(fù)雜的承載性能及工作行為，促進砌體結(jié)構(gòu)的發(fā)展，并為其它結(jié)構(gòu)分析領(lǐng)域提供可借鑒的分析理念和方法。
　　本文基于結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)概念進行以下研究工作：
　　（1）建立預(yù)測面外均布荷載作用下砌體墻片破壞模式的細胞自動機模型，并詳細討論該模型的重要組成部分——狀態(tài)值和類似區(qū)域的匹配準則。一方面，根據(jù)狀態(tài)值的構(gòu)造方式將其分為構(gòu)造型和受

3、力型兩類，并分別介紹這兩類狀態(tài)值的計算方法。通過引入尺寸影響系數(shù)和構(gòu)造影響系數(shù)，對構(gòu)造狀態(tài)值的邊界條件初始值和傳遞系數(shù)進行修正；對比分析兩類狀態(tài)值，并給出各自的優(yōu)缺點。另一方面，討論最小距離匹配準則（準則1），提出基于最大風(fēng)險的結(jié)構(gòu)類似區(qū)域的匹配準則（二次匹配準則——準則2）與基于最大相關(guān)系數(shù)的結(jié)構(gòu)類似區(qū)域的匹配準則（準則3），算例分析表明3個準則均是有效的。
　?。?）應(yīng)用改進的細胞自動機方法對不同尺寸、不同約束形式的實體和開洞

4、砌體墻片的破壞模式進行預(yù)測。通過對不同尺寸、不同約束形式的實體砌體墻片的破壞模式預(yù)測，對比3個匹配準則的預(yù)測精度及各自的優(yōu)缺點；分別以實體和開洞砌體墻片為基礎(chǔ)墻片，以準則3來匹配結(jié)構(gòu)的類似區(qū)域，對開洞砌體墻片的破壞模式進行預(yù)測，驗證準則3在開洞砌體墻片破壞模式預(yù)測中的有效性；最后，根據(jù)準則2的預(yù)測結(jié)果，揭示砌體結(jié)構(gòu)變異的確定性現(xiàn)象。
　　（3）應(yīng)用結(jié)構(gòu)的應(yīng)變能密度來反映結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，建立兩個基于結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的預(yù)測面外均布荷載作用

5、下砌體墻片失效荷載的新方法，算例驗證兩種方法的有效性，并與屈服線方法及有限元分析方法進行對比，探討方法的通用性、網(wǎng)格尺寸對預(yù)測精度的影響以及基礎(chǔ)墻片的選擇。對兩種方法進行對比分析，研究兩種方法在預(yù)測失效荷載時的關(guān)聯(lián)性。在已有研究成果的基礎(chǔ)上，分析墻片的尺寸對失效荷載預(yù)測精度的影響，提出基于尺寸的修正方法，改善預(yù)測的精度和穩(wěn)定性。最后，對面外均布荷載作用下開洞砌體墻片的失效荷載進行預(yù)測。
　?。?）基于結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的分析方法，以低周