砌體結(jié)構(gòu)地震破壞模式及倒塌試驗(yàn)研究.pdf

1、近年來我國發(fā)生的多次破壞性地震中，均有大量砌體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，說明目前的砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論和技術(shù)尚不夠完善;如何改善大震作用下砌體結(jié)構(gòu)的抗震能力乃至抗倒塌能力等問題仍值得深入研究。
　　地震作用下砌體結(jié)構(gòu)的破壞程度與其承重墻體的抗震承載力直接相關(guān)。砌體結(jié)構(gòu)因墻體退出工作而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)倒塌或嚴(yán)重?fù)p傷的震害現(xiàn)象表明，地震作用下墻體不同的破壞模式反映出結(jié)構(gòu)整體安全性和抗震性能的本質(zhì)差別。如果結(jié)構(gòu)內(nèi)上下洞口之間的“連梁式”墻體（如窗肚墻）

2、率先破壞并退出工作，將使結(jié)構(gòu)迅速進(jìn)入非線性耗能狀態(tài)，發(fā)揮次要構(gòu)件的抗震性能，增加結(jié)構(gòu)整體的延性，可有效避免承重墻體破壞，保護(hù)結(jié)構(gòu)整體安全、有效降低倒塌概率，符合規(guī)范多道設(shè)防的設(shè)計(jì)思想。
　　本文借鑒框架結(jié)構(gòu)中“強(qiáng)柱弱梁”的概念，探討可否通過控制結(jié)構(gòu)外縱墻上窗肚墻和窗間墻剛度比ρ的方法來控制砌體結(jié)構(gòu)的破壞模式。以此思想為指導(dǎo)按1∶4的縮尺比例設(shè)計(jì)并制作了A、B兩個(gè)窗肚墻和窗間墻剛度比不同的砌體結(jié)構(gòu)模型，并將兩個(gè)模型放在同一振動(dòng)臺(tái)上同

3、時(shí)進(jìn)行破壞性地震模擬對(duì)比試驗(yàn)。通過由小到大逐級(jí)遞增的單向、三向地震動(dòng)輸入、類共振單向正弦波振動(dòng)模擬試驗(yàn)，對(duì)比研究了兩個(gè)模型不同階段的動(dòng)力特性和地震響應(yīng)差別，重點(diǎn)分析了A、B兩個(gè)模型破壞模式的差別，并研究分析了兩個(gè)模型的倒塌過程與特征差別。
　　分別建立了上述兩個(gè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)構(gòu)的有限元分析模型，利用軟件LS-DYNA，對(duì)兩個(gè)模型進(jìn)行了試驗(yàn)工況條件的彈塑性時(shí)程分析，對(duì)比分析了數(shù)值模擬結(jié)果與振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)結(jié)果，交互驗(yàn)證了有限元分析結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)

4、果的合理性，振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)軌蜉^為真實(shí)地反映實(shí)際結(jié)構(gòu)在地震作用下的動(dòng)力特性和地震響應(yīng)。
　　利用LS-DYNA軟件，在分析模型中考慮砌體結(jié)構(gòu)破壞過程中的接觸和失效問題，對(duì)地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中A、B兩模型的倒塌情況進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真模擬。數(shù)值模擬和振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)構(gòu)的倒塌過程均表明窗間墻和窗肚墻剛度比對(duì)結(jié)構(gòu)形成屈服機(jī)制具有明顯作用，砌體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)可以通過控制窗間墻和窗肚墻剛度比來控制其破壞倒塌模式。另外，倒塌試驗(yàn)和倒塌仿真模擬的結(jié)果也證