基于Pushover的農(nóng)村砌體結(jié)構(gòu)抗震評估研究.pdf

1、我國是砌體結(jié)構(gòu)應用大國，尤其受人口、土地、經(jīng)濟發(fā)展等限制，砌體結(jié)構(gòu)房屋在農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設中應用廣泛。研究顯示，多數(shù)農(nóng)村砌體結(jié)構(gòu)房屋不滿足抗震設防要求，地震作用下引發(fā)房屋坍塌等次生災害較為嚴重，是最普遍的受損結(jié)構(gòu)形式且震害影響最大。因此，評估分析砌體房屋抗震承載能力，對降低震害損失、保證生命財產(chǎn)安全具有現(xiàn)實意義?；谛阅艿目拐鸱治鲅芯渴悄壳肮こ炭拐痤I(lǐng)域的主流思想，其在鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)中應用較廣，而對砌體結(jié)構(gòu)的研究相對較少。本文運用ABAQU

2、S分析軟件建立砌體結(jié)構(gòu)三維有限元分析模型，基于Push-over分析方法得出地震作用下結(jié)構(gòu)損傷、裂縫分布以及荷載位移曲線等地震響應，描述農(nóng)村砌體結(jié)構(gòu)抗震性能水平，結(jié)合能力譜法計算不同地震作用下結(jié)構(gòu)各樓層層間位移角，以層間位移角為量化指標做出結(jié)構(gòu)抗震性能評估，通過研究得出以下結(jié)論:
　　(1)確定模型Push-over分析水平荷載采用倒三角分布模式。Push-over分析法是建筑抗震性能評估的重要手段，水平荷載加載模式對模型計算結(jié)果

3、影響較大，研究得出地震作用下砌體結(jié)構(gòu)以第一振型為主，可以忽略高階振型的影響。對比目前水平荷載模式得出，倒三角加載模式適用于第一振型為主導結(jié)構(gòu)的抗震分析，且能夠近似包絡地震過程中慣性力沿結(jié)構(gòu)高度實際分布情況。
　　(2)提出砌體結(jié)構(gòu)抗震性能水平劃分標準?？偨Y(jié)我國農(nóng)村砌體結(jié)構(gòu)破壞特征及震害機理，得出農(nóng)村砌體房屋結(jié)構(gòu)建筑材料呈脆性、整體連接差，容易在結(jié)構(gòu)薄弱、受力復雜以及連接不牢固部位產(chǎn)生破壞。參照國內(nèi)外相關(guān)抗震規(guī)范，結(jié)合已有研究成果，

4、依據(jù)農(nóng)村砌體結(jié)構(gòu)震害分析，將砌體結(jié)構(gòu)性能水平劃分為正常使用、中等破壞、生命安全三檔，確定以層間位移角為抗震評估的量化指標，并給出各性能水平相應層間位移角限值。
　　(3)確定砌體結(jié)構(gòu)靜力彈塑性分析模型。對比分析目前砌體結(jié)構(gòu)彈塑性簡化模型，結(jié)合農(nóng)村砌體結(jié)構(gòu)房屋特征，提出采用有限元模型進行結(jié)構(gòu)靜力彈塑性分析，并確定結(jié)構(gòu)材料本構(gòu)關(guān)系?；谝延衅鲶w墻片試驗數(shù)據(jù)，利用本文確定的有限元模型、材料本構(gòu)關(guān)系以及水平荷載加載模式，通過ABAQUS分

5、析軟件對試驗中砌體墻片進行Push-over分析，模擬得出砌體墻片裂縫分布、極限荷載及位移、粘滯阻尼系數(shù)及特征點剛度值，對比計算有限元分析結(jié)果與試驗結(jié)果的誤差，證明了本文分析模型的準確性和可靠性。
　　(4)評估農(nóng)村砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震性能?；贏BAQUS分析軟件建立農(nóng)村砌體房屋有限元分析模型，依據(jù)本文材料本構(gòu)關(guān)系及水平加載模式進行Push-over分析。分析結(jié)構(gòu)損傷得出，地震作用下結(jié)構(gòu)開洞縱墻損傷大于未開洞橫墻;因砂漿強度等級低結(jié)

6、構(gòu)底層損傷大于上層。由裂縫分布得出，裂縫主要集中在樓梯間及大開間墻體應力集中處，因缺乏圈梁等構(gòu)造措施產(chǎn)生近似X裂縫;同時因開洞縱墻為“弱墻肢”，窗間墻破壞較明顯。當結(jié)構(gòu)未開洞橫墻主要承重時，結(jié)構(gòu)最大層間位移角為1/501，不會發(fā)生倒塌;當結(jié)構(gòu)開洞縱墻主要承重時，結(jié)構(gòu)層間位移角達1/223，發(fā)生倒塌，結(jié)構(gòu)不滿足抗震設防要求。
　　(5)分析結(jié)構(gòu)材料參數(shù)及抗震措施對結(jié)構(gòu)抗震性能的影響?；谒憷拐鹦阅茉u估結(jié)果，結(jié)合砌體結(jié)構(gòu)震害機理，以

7、上述模型為初始模型，采用不同砂漿強度等級、是否設置圈梁構(gòu)造措施的對比模型進行分析。結(jié)果表明，砂漿強度等級由M7.5提升為M10時，結(jié)構(gòu)損傷度下降2.1％，基本設防和罕見地震下結(jié)構(gòu)最大層間位移角分別減小24.2％和30.5％，不會發(fā)生倒塌;結(jié)構(gòu)設置圈梁構(gòu)造措施時，結(jié)構(gòu)損傷度下降10.9％，基本設防和罕見地震下結(jié)構(gòu)最大層間位移角分別減小30％和45.1％，不會引起倒塌。結(jié)構(gòu)砂漿強度等級提高并設置圈梁構(gòu)造措施時，結(jié)構(gòu)損傷度下降17.4％，基本