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《砌體結(jié)構(gòu)的地震倒塌模擬與分析_林旭川》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、n.砌體結(jié)構(gòu)的地震倒塌模擬與分析林旭川陸新征葉列平,(清華大學(xué)土木工程系北京100084),。:四川漢川地震中大量砌體結(jié)構(gòu)倒塌摘要造成嚴重人員傷亡為研究,和預(yù)防砌體結(jié)構(gòu)震害本文通過有限元自體接觸算法和生死單元控制實現(xiàn)了縱。,堵承重砌體結(jié)構(gòu)的倒塌模擬并通過6個不同算例對影響砌體結(jié)構(gòu)地震倒塌,、、的各種關(guān)健因素如結(jié)構(gòu)形式材料強度構(gòu)造措施和地震動形式等進行了分,。,、、、析總結(jié)了不同釣結(jié)構(gòu)倒塌模式仿真算例表明縱堵強度圈梁構(gòu)造柱,,豎向地震的影響廊柱等對結(jié)構(gòu)杭震性能具有重要影響對于靠近震中的結(jié)構(gòu)。,不可忽略
2、本文的研究為深入分析砌體結(jié)構(gòu)倒塌提高其杭震性能研究提供T參考。:;倒塌模擬;;;關(guān)扭詞砌體結(jié)構(gòu)有限元自體接觸杭震措施1概述.,,四川泣川地展達8。級砌體結(jié)構(gòu)的震害最為嚴重在各類結(jié)構(gòu)形式中倒塌的比例,,、、,也最大其中有不少是學(xué)校教學(xué)樓如聚源中學(xué)舞華中學(xué)南壩鎮(zhèn)小學(xué)等均出現(xiàn)整,。,座教學(xué)樓完全垮塌的現(xiàn)象造成極為嚴重的人員傷亡本研究基于有限元數(shù)值模型采,。用自體接觸和非線性單元的生死控制對典型砌體結(jié)構(gòu)的倒塌過程進行了模擬通過6,,、、個不同算例對影響砌體結(jié)構(gòu)倒塌的各種關(guān)鍵因素如倒塌機制結(jié)構(gòu)體系抗展構(gòu)造、,
3、,措施材料強度等因素進行了討論為深人地分析砌體結(jié)構(gòu)的倒塌提高其抗震性能研。究提供參考2分析模型與仿真方法2.1模型參數(shù)、大、。分析以帶外走廊開間縱墻承重的三層預(yù)制樓板的典型砌體結(jié)構(gòu)為例基本模型.。1,,,,見圖結(jié)構(gòu)層高300每層3個房間尺寸為smX6m外挑走廊寬12m每個房~g,間走廊一側(cè)縱墻有兩個門洞(ooX2400)和一個窗洞(1800X1500)如圖1(a),無走廊的一側(cè)縱墻有三nu個窗洞(18rnmooX1500),如圖nul(b)。rnmrnm:,;結(jié)構(gòu)的傳力路徑為豎向樓面荷載由預(yù)制板傳遞
4、給進深梁再由梁傳遞給縱墻水平地震作用由兩個方向的橫墻和縱墻分別抵抗。為了分別研究各因素(包括材料強度、圈梁、構(gòu)造柱、廊柱、樓板拉結(jié)措施、地震波方向等)對結(jié)構(gòu)倒塌模式的影響,本研究設(shè)計,。了多個算例分別進行計算分析具體見如表1:286專趣二典型,害分析圖1教學(xué)樓結(jié)構(gòu)模型圖(a)正面.(b)背面分析算例今傲比較衰1CaselCaseZ〔運艦3Case4Ca配5Case6二礦塑幼體強度(州田.)2.542.52.52.52.5一梁、構(gòu)造柱無無有無無無腳柱無無無有無無地足波方向縱向縱向縱向縱向縱向+橫向縱
5、向十橄向十豎向樓板拉結(jié)無無無無無無算例分析因索會撅算例場體強度一梁構(gòu)造往腳柱地屁動2.2側(cè).模擬康理與計算,結(jié)構(gòu)倒場模擬是一個從連續(xù)休向非連續(xù)體轉(zhuǎn)變的復(fù)雜數(shù)值過程要求數(shù)值模型既能較,,好地考慮發(fā)生倒塌前結(jié)構(gòu)各項行為又能反映在部分構(gòu)件破壞后結(jié)構(gòu)碎片的剛體位移以、,,及破損塊體部分之間的相互接觸碰撞等行為因此對數(shù)值模型提出了很高的要求國內(nèi)‘一,、外學(xué)者已進行了大t研究〔川并在非連續(xù)數(shù)值模型基礎(chǔ)上(離散元法DDA法等)進。,一l5]〕行了一些倒塌的模擬[lz文獻[le曾用剛體離散單元模型對砌體結(jié)構(gòu)的倒塌進
6、行了分析,取得了一定的效果但是由于非連續(xù)數(shù)值方法在準確計算復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)進人倒塌階段前受,。力行為上存在一定困難故在模擬實際工程倒塌前后的情況還存在一些不足,基于有限元法并考慮單元非線性(單元生死)和接觸非線性的數(shù)值模型則可以較好,,棋擬結(jié)構(gòu)進人倒塌階段前的受力行為對倒塌早期階段的模擬也可滿足工程要求且有大,。〕t的已有程序和代碼支持[1v具有更好的通用性本研究采用非線性能力較強的通用有.SC,,限元軟件MM[A只C進行分析采用接觸算法及非線性(生死)單元以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)倒塌。:過程的模擬倒塌模擬的實現(xiàn)方法
7、如下、,,(l)為實現(xiàn)塌落構(gòu)件的搜擊堆載過程采用接觸算法將結(jié)構(gòu)各個部件之間設(shè)t為,;接觸關(guān)系將構(gòu)件內(nèi)部單元設(shè)里為自體接觸、.(2)為實現(xiàn)構(gòu)件失效,M,姍落過程運用M義ARC提供的用戶子程序接口自行編1.砌體結(jié)構(gòu)的地震倒塌模擬與分析287制單元生死控制子程序以殺死最大應(yīng)變超出預(yù)定限值的單元(墻體壓碎應(yīng)變和拉碎應(yīng)變均..。00,。,取0125鋼筋拉斷應(yīng)變?nèi)?1預(yù)制板和梁不考慮單元生死)。.,M模型主要采用實體單元鋼筋采用桿單元墻體和混凝土梁采用MSCARC自帶的s,。,nMise砌體墻抗壓強度見表1開裂
8、各向同性理想彈塑性的Vo模型并考慮開裂影響.a,a;a,強度取0SMP開裂后軟化剛度取一Z00MP混凝土抗壓強度為20MP預(yù)制板設(shè)為。,,,彈性計算采用動力時程分析地震波采用1940年的EICentro波并按比例放大得到,,?？v向最大地面峰值加速度為400gal橫向為275gal豎向為265gal3倒塌模擬結(jié)果分析3.1參照算例Casel瓜容分析el,,,參照算例Cas基本沒有采取任何抗震措施在400gal地面加速度作用下快速倒。:塌其倒塌過程如下.、(5,,1)07
