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砌体结构抗震性能的有限离散元分析

涂严暑

砌体结构抗震性能的有限离散元分析

涂严暑1
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作者信息

  • 1. 南京工业大学
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摘要

由砌体结构发展可知,干缝砌体砌筑方法是人类设计历史上最古老、耐用以及最广泛的建筑方法,采用简单砌块建造的古代建筑遗迹遍布世界各地。干缝砌体结构在地震作用下的力学行为,具有高度的非线性和非连续性。干缝砌体结构的覆盖面积很广,很难针对所有类型的干缝砌体结构进行抗震性能的分析,因此,本文针对干缝砌体结构的主要受力结构(砌体墙、柱和柱廊结构)进行了抗震性能研究,以便获得砌体结构抗震性能最一般的规律。 有限离散元法(Combinedfinite-discreteelementmethod,简称FDEM)是近年来比较流行的一种数值方法,其将结构视为一系列离散体的集合,在分析结构的非连续力学行为方面有其独特的优势。 本文采用FDEM研究干缝砌体结构的抗震性能,验证了FDEM分析干缝砌体结构抗震性能的可靠性和鲁棒性。在验证的基础上,对一面全尺寸的门户墙和庞贝柱廊结构进行了抗震性能的研究。通过研究发现,对于干缝砌体墙而言,孔洞面积的增大会使得干缝砌体墙的一阶抗震性能下降,窗洞面积的扩大会使得干缝砌体墙的抗震性能下降的更快。当干缝砌体墙的砌块表面发生退化时,干缝砌体墙结构的一阶抗震性能将会下降。因此,在今后对墙体的设计过程中,要严格的控制门户墙孔洞的总面积,尤其是窗洞的面积,而且对于已建成的干缝砌体墙结构要及时的进行维护,对增强干缝砌体墙结构的抗震性能有很大的好处。当倾斜试验的倾斜方向发生改变时,干缝砌体墙结构的破坏模态会发生改变,但是对干缝砌体墙结构的一阶抗震性能的影响较小。 对庞贝柱廊而言,地震波的地面峰值加速度(PGA)大小和地震波的主频对庞贝柱廊的破坏模式有很大的影响,PGA越大,庞贝柱廊的摇摆和滑动响应越明显,较高主频更容易激发庞贝柱廊的结构振动;较小的PGA下,庞贝柱廊的运动响应主要以摇摆为主,更小的主频也更有利于庞贝柱廊维持其自身的稳定。同时,当庞贝柱廊的砌块因环境因素退化时,砌块表面的退化和砌块材料本身的开裂,都会使得庞贝柱廊的抗震性能下降。在对庞贝柱廊的抗震性能进行分析后,发现分段梁的存在是影响庞贝柱廊抗震性能的关键,在加固庞贝柱廊的分段梁使之成为一体的长梁后,对庞贝柱廊再次进行抗震性能研究,结果表明,加固方案是有效的。这也为今后对庞贝柱廊的维护和修复提供了借鉴。

关键词

干缝砌体结构/有限离散元法/抗震性能/破坏模式

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授予学位

硕士

学科专业

土木水利

导师

陈旭东/顾维国

学位年度

2023

学位授予单位

苏州科技大学

语种

中文

中图分类号

TU
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