西藏典型单层砌体民居抗震性能研究

发布时间：2019-02-16 19:49

【摘要】：西藏是我国地震高发区。受经济条件的限制,西藏农村房屋建筑质量较差,地震灾害往往会造成较多的人员伤亡和经济损失。研究西藏民居的抗震性能,在有限的经济条件下提高其抗震能力和抗倒塌性能,对保证人民生命财产安全有重要意义,对保证农村民居地震安全工程的顺利实施有指导意义。本文使用经验理论方法和数值模拟方法,以西藏单层砌体民居振动台抗震加固试验为参考,分析西藏单层砌体民居的抗震性能、破坏机理和倒塌模式,为西藏单层砌体民居的抗震设计和抗倒塌设计提供建议。主要工作及结论如下:1.利用多层砌体结构超越强度倍率计算方法,参考规范推导出了适用于西藏单层砌体结构的超越强度倍率计算公式,并利用此公式,结合前人研究成果给出了西藏单层砌体民居抗震能力快速评估方法。计算实例表明未考虑修正系数的计算结果与试验结果接近,但修正系数的取值需要进一步研究。2.进行了西藏典型单层砌体民居振动台试验模型的数值模拟分析,并依据已有的砌体力学性能研究成果,给出了混凝土实心砌块砌体单轴抗拉抗压强度和弹性模量的计算方法。通过计算结果与试验结果对比分析,验证了有限元模型简化和材料参数取值的合理性。3.提出了基于LS-DYNA中winfrith材料模型的砌体结构裂缝扩展模拟方法。计算结果表明,裂缝扩展模拟结果与实验结果吻合良好。4.利用有限元分析方法,对不同砂浆强度、不同构造措施西藏单层民居进行了模态分析和弹塑性地震反应分析,对比了不同因素对结构自振周期、位移反应和应变反应的影响。通过推导得到的混凝土砌块砌体墙体位移角与破坏状态的关系,给出了各模型在不同强度地震动作用下的破坏状态。计算结果表明:使用M1砂浆砌筑的结构不满足当地“中震可修”的设防要求,而使用M4砂浆砌筑的结构则基本满足要求;打包带加固对结构的抗震承载力影响不明显;在房屋四角设置构造柱及层高处设置圈梁不满足“大震不倒”的设防要求。5.使用基于LS-DYNA中winfrith材料模型的裂缝扩展模拟方法,分析了不同砂浆强度结构、打包带加固结构和设置圈梁构造柱结构的裂缝扩展过程,对比了不同结构在地震动作用下的裂缝扩展状态。通过结果分析及结合弹塑性地震反应分析结果为西藏单层砌体民居的抗震设计提供了建议,建议包括无任何构造措施的西藏单层砌体民居不应使用M1砂浆砌筑、纵横墙之间连接应加强等。6.基于LS-DYNA,利用“生死单元”的方法对西藏单层砌体民居进行倒塌模拟分析,给出了基于裂缝宽度的失效拉应变计算方法;通过对比设置不同失效拉应变原型结构的倒塌分析结果,给出了失效拉应变和失效裂缝宽度的建议取值;对不同砂浆强度模型和不同构造措施模型进行了倒塌模拟,分析了其加速度和位移反应、倒塌过程,通过对比分析不同模型的倒塌模式,为西藏单层砌体民居的抗震抗倒设计提供了建议。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU364;TU352.11

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本文编号：2424779