基于有限元模擬的砌體墻震后損傷及加固初步研究.pdf

1、砌體結(jié)構(gòu)歷史悠久，是目前應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式之一，尤其在工業(yè)與民用建筑中所占比例較大，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，在我國(guó)約80％的工業(yè)與民用建筑均為砌體結(jié)構(gòu)，且在未來的發(fā)展中仍然至關(guān)重要。砌體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)突出，建筑材料來源廣泛，可就地取材;施工便捷，無需大型施工設(shè)備;造價(jià)相對(duì)低廉;砌塊材料具有優(yōu)良的耐火性等。但就砌體結(jié)構(gòu)的抗震水平而言，結(jié)構(gòu)自身存在著較大的缺陷和不足。歷次地震震害調(diào)查資料顯示，砌體結(jié)構(gòu)相對(duì)于其他結(jié)構(gòu)形式而言較容易遭受破壞，震后損失也最為慘

2、重。砌體結(jié)構(gòu)抗震能力較差，這也是砌體結(jié)構(gòu)需進(jìn)行鑒定加固的重要原因。
　　結(jié)構(gòu)修復(fù)與加固，是當(dāng)下比較熱門的研究方向之一?？拐鸺庸?，指的是針對(duì)一些抗震能力不滿足要求的建筑，通過一定的施工方法和技術(shù)手段，使其能夠達(dá)到抗震鑒定的要求，我們通常稱其為震前加固。目前對(duì)于抗震加固方法的研究較多，發(fā)展已較為完善，可以很好的改善結(jié)構(gòu)的抗震能力，起到較好的預(yù)防作用。而相對(duì)來說，目前對(duì)于震后結(jié)構(gòu)修復(fù)的研究則相對(duì)很少。結(jié)構(gòu)在遭受地震力破壞后在再對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行

3、加固修復(fù)，我們通常稱為震后加固。房屋遭受地震破壞后，在災(zāi)后重建階段，有大量的砌體結(jié)構(gòu)可通過一定的加固修復(fù)措施使結(jié)構(gòu)承載力恢復(fù)至較好的水平滿足規(guī)范要求，這部分砌體結(jié)構(gòu)通過結(jié)構(gòu)修復(fù)可大大減少新建房屋的施工量。
　　但目前對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)遭受一定程度的損傷后的二次受力研究幾乎沒有，缺乏數(shù)據(jù)研究支持。本文利用ABAQUS有限元軟件，對(duì)砌體墻片構(gòu)件進(jìn)行精細(xì)化建模，采用粘性界面的方式模擬砂漿層的相互作用，并對(duì)該模擬方法進(jìn)行了驗(yàn)證。模擬了不同損傷程

4、度下的二次受力情況，得到如下結(jié)論:輕微破壞狀態(tài)時(shí)，砌體墻片所受損傷較小，具備較高的抗震能力，骨架曲線基本與原墻重合;中等破壞狀態(tài)下，墻體剛度下降明顯，極限承載力和極限位移下降，但抗震性能下降不大;嚴(yán)重破壞狀態(tài)下，墻體剛度明顯下滑，此時(shí)墻體抗震能力較差;接近倒塌狀態(tài)下，墻體基本接近完全破壞，喪失承載力，基本不具備抗震能力。
　　同時(shí)，本文提出了采用生死單元的方法模擬了水泥砂漿鋼筋網(wǎng)面層加固和碳纖維復(fù)合材料加固兩種加固方法。分別對(duì)輕微

5、破壞、中等破壞、嚴(yán)重破壞及接近倒塌破壞形態(tài)下進(jìn)行了加固分析。通過提取分析滯回曲線、骨架曲線和損傷云圖等分別得到了對(duì)應(yīng)的加固恢復(fù)效果。運(yùn)用水泥砂漿鋼筋網(wǎng)面層加固的方法，墻體的極限承載力和極限位移提高顯著，在輕微破壞、中等破壞和嚴(yán)重破壞狀態(tài)下，墻體的極限承載力和極限位移相對(duì)于原墻均有了不同程度的提高，性能恢復(fù)良好，但在接近倒塌形態(tài)下，則無法恢復(fù)至震前水平。運(yùn)用碳纖維加固方法，在輕微破壞、中等破壞下，墻體抗震能力得到較好的恢復(fù)，其抗震水平超過