资源描述：
《砌体结构的地震倒塌模拟与分析_林旭川》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、n.砌体结构的地震倒塌模拟与分析林旭川陆新征叶列平,(清华大学土木工程系北京100084),。:四川汉川地震中大量砌体结构倒塌摘要造成严重人员伤亡为研究,和预防砌体结构震害本文通过有限元自体接触算法和生死单元控制实现了纵。,堵承重砌体结构的倒塌模拟并通过6个不同算例对影响砌体结构地震倒塌,、、的各种关健因素如结构形式材料强度构造措施和地震动形式等进行了分,。,、、、析总结了不同钓结构倒塌模式仿真算例表明纵堵强度圈梁构造柱,,竖向地震的影响廊柱等对结构杭震性能具有重要影响对于靠近震中的结构。,不可忽略
2、本文的研究为深入分析砌体结构倒塌提高其杭震性能研究提供T参考。:;倒塌模拟;;;关扭词砌体结构有限元自体接触杭震措施1概述.,,四川泣川地展达8。级砌体结构的震害最为严重在各类结构形式中倒塌的比例,,、、,也最大其中有不少是学校教学楼如聚源中学舞华中学南坝镇小学等均出现整,。,座教学楼完全垮塌的现象造成极为严重的人员伤亡本研究基于有限元数值模型采,。用自体接触和非线性单元的生死控制对典型砌体结构的倒塌过程进行了模拟通过6,,、、个不同算例对影响砌体结构倒塌的各种关键因素如倒塌机制结构体系抗展构造、,
3、,措施材料强度等因素进行了讨论为深人地分析砌体结构的倒塌提高其抗震性能研。究提供参考2分析模型与仿真方法2.1模型参数、大、。分析以带外走廊开间纵墙承重的三层预制楼板的典型砌体结构为例基本模型.。1,,,,见图结构层高300每层3个房间尺寸为smX6m外挑走廊宽12m每个房~g,间走廊一侧纵墙有两个门洞(ooX2400)和一个窗洞(1800X1500)如图1(a),无走廊的一侧纵墙有三nu个窗洞(18rnmooX1500),如图nul(b)。rnmrnm:,;结构的传力路径为竖向楼面荷载由预制板传递
4、给进深梁再由梁传递给纵墙水平地震作用由两个方向的横墙和纵墙分别抵抗。为了分别研究各因素(包括材料强度、圈梁、构造柱、廊柱、楼板拉结措施、地震波方向等)对结构倒塌模式的影响,本研究设计,。了多个算例分别进行计算分析具体见如表1:286专趣二典型,害分析图1教学楼结构模型图(a)正面.(b)背面分析算例今傲比较衰1CaselCaseZ〔运舰3Case4Ca配5Case6二矿塑幼体强度(州田.)2.542.52.52.52.5一梁、构造柱无无有无无无脚柱无无无有无无地足波方向纵向纵向纵向纵向纵向+横向纵
5、向十橄向十竖向楼板拉结无无无无无无算例分析因索会撅算例场体强度一梁构造往脚柱地屁动2.2侧.模拟康理与计算,结构倒场模拟是一个从连续休向非连续体转变的复杂数值过程要求数值模型既能较,,好地考虑发生倒塌前结构各项行为又能反映在部分构件破坏后结构碎片的刚体位移以、,,及破损块体部分之间的相互接触碰撞等行为因此对数值模型提出了很高的要求国内‘一,、外学者已进行了大t研究〔川并在非连续数值模型基础上(离散元法DDA法等)进。,一l5]〕行了一些倒塌的模拟[lz文献[le曾用刚体离散单元模型对砌体结构的倒塌进
6、行了分析,取得了一定的效果但是由于非连续数值方法在准确计算复杂三维结构进人倒塌阶段前受,。力行为上存在一定困难故在模拟实际工程倒塌前后的情况还存在一些不足,基于有限元法并考虑单元非线性(单元生死)和接触非线性的数值模型则可以较好,,棋拟结构进人倒塌阶段前的受力行为对倒塌早期阶段的模拟也可满足工程要求且有大,。〕t的已有程序和代码支持[1v具有更好的通用性本研究采用非线性能力较强的通用有.SC,,限元软件MM[A只C进行分析采用接触算法及非线性(生死)单元以实现结构倒塌。:过程的模拟倒塌模拟的实现方法
7、如下、,,(l)为实现塌落构件的搜击堆载过程采用接触算法将结构各个部件之间设t为,;接触关系将构件内部单元设里为自体接触、.(2)为实现构件失效,M,姗落过程运用M义ARC提供的用户子程序接口自行编1.砌体结构的地震倒塌模拟与分析287制单元生死控制子程序以杀死最大应变超出预定限值的单元(墙体压碎应变和拉碎应变均..。00,。,取0125钢筋拉断应变取01预制板和梁不考虑单元生死)。.,M模型主要采用实体单元钢筋采用杆单元墙体和混凝土梁采用MSCARC自带的s,。,nMise砌体墙抗压强度见表1开裂
8、各向同性理想弹塑性的Vo模型并考虑开裂影响.a,a;a,强度取0SMP开裂后软化刚度取一Z00MP混凝土抗压强度为20MP预制板设为。,,,弹性计算采用动力时程分析地震波采用1940年的EICentro波并按比例放大得到,,。纵向最大地面峰值加速度为400gal横向为275gal竖向为265gal3倒塌模拟结果分析3.1参照算例Casel瓜容分析el,,,参照算例Cas基本没有采取任何抗震措施在400gal地面加速度作用下快速倒。:塌其倒塌过程如下.、(5,,1)07
