砌體結(jié)構(gòu)地震破壞模式及倒塌試驗研究.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)抗震設計理論和技術(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致整個結(jié)構(gòu)倒塌或嚴重損傷的震害現(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，保護結(jié)構(gòu)整體安全、有效降低倒塌概率，符合規(guī)范多道設防的設計思想。
　　本文借鑒框架結(jié)構(gòu)中“強柱弱梁”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。以此思想為指導按1∶4的縮尺比例設計并制作了A、B兩個窗肚墻和窗間墻剛度比不同的砌體結(jié)構(gòu)模型，并將兩個模型放在同一振動臺上同

3、時進行破壞性地震模擬對比試驗。通過由小到大逐級遞增的單向、三向地震動輸入、類共振單向正弦波振動模擬試驗，對比研究了兩個模型不同階段的動力特性和地震響應差別，重點分析了A、B兩個模型破壞模式的差別，并研究分析了兩個模型的倒塌過程與特征差別。
　　分別建立了上述兩個試驗模型結(jié)構(gòu)的有限元分析模型，利用軟件LS-DYNA，對兩個模型進行了試驗工況條件的彈塑性時程分析，對比分析了數(shù)值模擬結(jié)果與振動臺試驗結(jié)果，交互驗證了有限元分析結(jié)果和試驗結(jié)

4、果的合理性，振動臺試驗能夠較為真實地反映實際結(jié)構(gòu)在地震作用下的動力特性和地震響應。
　　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，對地震模擬振動臺試驗中A、B兩模型的倒塌情況進行計算機仿真模擬。數(shù)值模擬和振動臺試驗模型結(jié)構(gòu)的倒塌過程均表明窗間墻和窗肚墻剛度比對結(jié)構(gòu)形成屈服機制具有明顯作用，砌體結(jié)構(gòu)的抗震設計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，倒塌試驗和倒塌仿真模擬的結(jié)果也證