砖混结构震后安全性定量评价方法研究

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砖混结构的延性较差、变形能力较小,在历次大地震中均发生了严重的破坏,传统的国内外震后安全性评价主要是依据专家经验在震害现场通过观察做出定性或基于震害经验统计得到的经验性定量震损评估结果,缺乏理论依据。因此,本研究主要目的是在此基础上,基于数值模拟技术进一步研究砖混结构典型破坏特征及破坏机理,并定量地确定出砖混结构不同破坏状态下的特征参数,为定量地开展砖混结构震害评估提供可靠的理论依据。本文以三层的砖混结构为研究对象,利用ABAQUS对房屋进行了不同地震作用下的弹塑性分析。主要内容包括以下几方面:(1)首先介绍了砖混结构震后安全性评价的国内外研究现状,总结了砖混结构的震后典型的破坏部位,并且对大型通用软件ABAQUS及其混凝土损伤塑性模型(Concrete Damaged Plasticity Model)作了简单的介绍,并对本文砖混结构在ABAQUS中各种材料的本构关系、破坏准则及参数设置等作了较为详细的描述。(2)通过加载不同强度的地震作用,对砖混结构受拉损伤云图进行分析,得到砖混结构的薄弱部位为门窗洞口处、一层的最底层墙体、墙体截面变化处、房屋的墙角处以及墙角凸出墙面的转角处。(3)通过对最大层间位移角和受拉损伤面积百分比与相应界限值进行对比分析,两者得出的结论基本一致,即即在6、7、8度小震以及6、7度中震作用和6度大震作用下,结构处于基本完好状态;在8度中震时结构处于中等破坏状态;7度大震作用下结构处于严重破坏状态;在8度大震作用下结构处于严重破坏且接近倒塌状态。(4)通过数值分析确定砖混结构易发生破坏的薄弱部位、破坏程度、定量的性能指标和参数,建立与各种破坏状态相对应的定量参数,可以有效的将以往主要依据宏观破坏现象定性评定结构破坏程度的方法与本文定量的评价方法相结合。并且通过对房屋受拉损伤云图以及受拉损伤参数值的对比分析,明确了最大层间位移角与受拉损伤面积百分比均可以作为衡量结构破坏程度的定量指标。(5)通过对有构造柱与无构造柱的砖混结构进行对比分析,得出设置了构造柱措施的砖混结构的构造柱与圈梁形成了空间约束体系,增强了砖混结构的整体性,减小了结构各层的相对移动,从而减小了结构对地震作用的位移响应,提高了整体结构的抗震性能。
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