密肋复合墙体非线性数值分析及抗剪承载力研究

结合课题组前期的研究成果,通过对墙体中不同材料的本构模型、墙体中裂缝、多种材料的联结以及墙体边界条件的研究与探讨,运用通用有限元程序ANSYS对密肋复合墙体进行非线性有限元分析;并在试验结果与有限元模拟的基础上,依据极限平衡理论,建立起来复合墙体的斜截面抗剪极限承载力公式。理论分析与试验研究表明:复合墙体非线性有限元模型能够较好地模拟墙体内力和变形发展的全过程,描述裂缝的形成和扩展,对于实际工程和科学研究具有足够的精度;墙体斜截面抗剪承载力公式与实测值吻合较好,具有一定的精度,满足工程设计需要。     

保温夹心节能墙体抗震性能分析

本文采用三维有限元方法对夹心墙体进行抗震性能分析，通过计算结果与实验结果对比，确定合理的计算模型，对夹心墙体进行数值模拟计算、分析了墙体抗震性能、内外叶墙体参与工作情况及应力分布，研究了拉接筋的拉接率对墙体影响．     

保温闪心节能墙体抗震性能分析

本文采用三维有限元方法对夹心墙体进行抗震性能分析，通过计算结果与实验结果对比，确定合理的计算模型，对夹心墙体进行数值模拟计算。分析了墙体抗震性能、内外叶墙体参与工作情况及应力分布，研究了拉接筋的拉接率对墙体影响。     

温度裂缝对混凝土小型空心砌块墙体工作性能影响研究

顶层墙体的温度裂缝问题影响了混凝土小型空心砌块建筑的应用和推广。为了研究顶层墙体的温度裂缝问题,共设计了两种类型有无洞口的四片砌块墙体试件,每种类型各两件进行了温度试验和工作性能的对比试验,从单片原型墙体试验结果出发,研究分析了温度裂缝对墙体工作性能的影响。在此基础上,又通过ANSYS有限元程序对试验结果进行了进一步分析验证。     

带窗洞的加气混凝土砌块砌体墙抗震性能分析

为了研究设窗洞的蒸压加气混凝土砌块砌体承重墙的抗震性能,运用ABAQUS有限元分析软件对其进行了非线性分析。首先将有限元模型的计算结果与足尺试件的试验结果进行了对比验证,在此基础上,通过改变墙体的竖向压应力、水平配筋和开洞大小,研究了这些参数对墙体抗震性能的影响。研究表明:随着竖向压应力的增大,墙体水平承载力提高,而极限变形能力则有降低趋势;水平配筋可以提高墙体的承载力和变形性能;增大洞口水平尺寸导致极限承载力明显降低,而对其相应位移的影响则小得多。     

粉煤灰自保温空心砌块砌体受压性能研究及非线性有限元分析

粉煤灰自保温空心砌块是一种新型非承重墙体材料,为研究这种新型材料的受压性能,本文进行了空心砌块砌体抗压强度试验,根据试验结果分析得到了砌体泊松比、抗压强度和弹性模量计算公式,提出了能描述砌体受压应力-应变全过程的6次多项式表达的空心砌块砌体受压本构关系,计算值与试验值吻合较好。最后,基于ABAQUS进行了单调水平加载下空心砌块墙体非线性有限元分析,并与墙体试验数据进行了对比,有限元分析结果进一步验证了空心砌块砌体受压性能研究结果的可靠性。     

软土地基上带圈梁构造柱砌体结构的非线性有限元分析

本文对软土地基上带圈梁构造柱的砌墙体进行了非线性有限元全过程分析。根据砌体、混凝土和钢筋各自的本构关系，采用八结点等参元有限元进行求解。在分析过程中，考虑砌体出现的开裂与开裂过程中的应力迁移，讨论了各种工况对墙体的内力分布带来的影响。     

墙体开洞影响下房屋砖砌体结构地震易损性分析

为获取可靠的墙体开洞影响下房屋砖砌体结构地震易损性分析结果,采用ABAQUS有限元分析软件构建房屋砖砌体结构墙体模型,设置合理的墙体模型参数和数值模拟参数;对比模拟数值与以往研究的测试值,证明所构建模型参数取值合理;将截取的峰值段江油地震波作为上述模型的地震动输入,根据测得的房屋砖砌体结构的力学变化数据,分析房屋砖砌体结构的地震易损性。分析结果表明:地震情况下,随着墙体开洞率的增加,墙体荷载能力下降、墙体水平承载力增长幅度降低、墙体相对刚度退化率增加;墙体开洞数量越多,房屋砖砌体结构侧向刚度下降越快。因此分析得出墙体开洞率大、墙体开洞数量多,房屋砖砌体结构的地震易损性越显著。     

柴达木盆地英西地区下干柴沟组上段构造裂缝的分布预测

柴达木盆地英西地区下干柴沟组上段碳酸盐岩储层普遍发育裂缝,裂缝是控制其油气高产的关键,但对区内构造裂缝的分布规律认识不清.以声发射测试获得的古构造应力大小和前人研究获得的古构造应力方向为约束条件,利用有限元分析软件ANSYS,数值模拟恢复了研究区目的层在喜马拉雅晚期构造挤压背景下的构造应力大小的分布;依据岩石破裂准则计算了岩石破裂值,从而定量预测了研究区目的层构造裂缝的分布,并总结了其分布规律.结果表明,英西地区下干柴沟组上段水平最大主压应力主要分布于110～180 MPa,其展布由北东至南西方向呈逐渐增大的趋势;研究区内盐下层的水平最大主压应力值整体比盐间层高;差应力大小决定着构造裂缝的发育,在差应力为高值的断层附近裂缝发育程度高;构造裂缝的分布主要受断层展布和岩性的控制,邻近盐间层底部的盐下储层和构造上处于北带、中带区域的构造裂缝发育程度较高,是英西地区深层油气的有利勘探区.该研究成果可对柴达木盆地英西地区深层勘探区的预测提供依据.     

郑州市城中村底部框架砌体房屋抗震性能分析

对郑州市2个城中村底部框架砌体房屋进行了调查,确定房屋的典型特征,建立了底部框架砌体房屋的有限元模型,沿房屋的纵向和横向分别进行了不同地震作用下的弹塑性时程分析。研究表明:在多遇地震作用下底部框架柱的柱端和过渡层墙体的窗间墙以及窗下墙处出现一定的裂缝;在设防地震作用下底部框架柱的柱端形成了一定的塑性铰,过渡层墙体的窗间墙和窗下墙处出现斜裂缝;在罕遇地震作用下底部框架柱、框架梁和上部墙体均出现严重破坏,底部层间变形较大,易造成房屋的倒塌。     

配BFG蒸压加气混凝土砌块砌体基本力学性能数值模拟

将蒸压加气混凝土(AAC)砌体填充墙采用薄灰缝专用砂浆砌筑,并在灰缝中配置玄武岩纤维格栅(BFG),可以提高墙体的抗压强度和延性。为了研究配BFG的AAC砌块砌体的基本力学性能,设计了9组27个试件进行抗压和抗剪试验。在试验的基础上,首先分析了砌体的抗压和抗剪性能,给出抗压上升段本构方程和抗压、抗剪强度建议公式;其次运用ABAQUS对砌体的抗压和抗剪性能进行模拟,通过比较模拟结果与试验结果,验证了有限元模型的合理性;最后分析了模型受压时的应力-应变关系,给出抗压下降段本构方程。研究表明:荷载施加处,接触面上剪应力集中是砌体通缝抗剪破坏的主要原因;本构方程可为配BFG蒸压加气混凝土砌体填充墙抗震性能的研究提供参考。     

门窗间砌体墙抗震性能试验及转动变形机理分析

砌体墙弹性计算采用的无转动假定与砌体房屋震害中所表现的墙体破坏模式不完全相符,砌体墙的转动变形是墙体受力过程中总变形的重要组成部分,转动失效也是一种典型的破坏模式。在前期试验研究基础上,进行了3片足尺门窗间砌体墙试件的低周反复荷载试验,立面形状为“凸”形和“L”形,介绍了试件的破坏过程及转动现象,分析了试件的滞回曲线和承载力差异;探讨了门窗间砌体窗间墙的转动变形机理,并分析了材料强度、竖向荷载和立面形状等因素对砌体墙转动变形的影响。研究结果表明:本文荷载及约束条件下,门窗间砌体墙试件均表现出明显的转动失效特征,属于窗间墙转动或窗间墙连带窗下墙整体转动失效的破坏模式;砌体墙发生受剪破坏或转动失效的关键在于窗间墙水平截面的受剪能力是否大于其受到的水平荷载;砌体材料强度越高、高宽比越大和立面对称性越差,砌体墙越容易出现转动变形现象以及发生转动失效,反之则容易发生受剪破坏。本文试验以及研究内容关注了门窗间砌体墙在受力全过程中实际存在而又常常被忽略的转动变形问题,试验数据及研究结论可为更加深入地了解砌体墙的变形机制提供参考。     

A simplified methodology for the seismic assessment of masonry buildings with RC slabs

The present paper aims to contribute to the knowledge concerning the seismic assessment of load bearing masonry buildings with reinforced concrete slabs. The final goal of the present research was to propose a simple, yet accurate, methodology to assess the seismic safety of existing masonry buildings. The methodology here presented was based on the so-called ICIST/ACSS methodology with major improvements such as the extension to load bearing masonry wall buildings and the consideration of the effects of one of the most common strengthening solutions for masonry walls, here referred to as reinforced plastering mortar, as well as the possibility of considering four levels of increasing refinement: global, by alignment, by wall panel and by wall element. An extended research was performed on the existing methodologies to evaluate the seismic structural risk of load bearing masonry buildings, briefly describing methodologies similar to the one proposed, namely all of those that have in common the fact that they are based in the physical comparison between the resisting and acting shear forces at all storeys and along the two orthogonal horizontal directions. A case study is presented to check the applicability of the proposed methodology. The case study showed that the proposed methodology is relatively simple to apply and has a sufficiently good accuracy when compared with alternative methodologies. The degree of refinement of the analysis (global, by alignment, by wall panel and by wall element) must be taken into consideration and successively more complex analyses may be required when the results of simpler analyses are inconclusive.     

动载下无筋砌体墙的应力场及裂隙分布

为探索动载下建筑物墙体失稳的力学机制,基于弹性力学理论,分析一端刚性固定无筋砌体墙受垂直地震波扰动时的应力场分布规律,得到墙体的应力解析表达式,结果显示应力特征由墙体质点振速、墙体恒载、墙体密度及其几何尺寸等因素共同决定。结合具体算例发现:墙体水平应力、垂直应力与剪应力具有不同的分布特征。水平应力值分别是剪切和垂直应力值的5倍和25倍,为墙体应力场的主控应力,其应力集中区位于刚性固定侧墙体的顶、底角,应力变化梯度为180MPa/m,且随地震强度增加,其应力场进一步向墙体刚性固定侧集中。在此基础上,基于主应力主导墙体裂隙的原则,预测了墙体张开型裂隙的分布位置、长度及角度,获得了墙体最易出现破坏失稳的部位。通过模型计算可为掌握动载下墙体力学行为提供参考。     

Shaking table tests and dynamic analyses of masonry wall buildings with flame-shear walls at lower stories

This paper describes shaking table tests of three eight-story building models: all are masonry structures in the upper stories, with or without frame-shear walls of one- or two- stories at the bottom. The test results of damage characteristics and seismic responses are provided and compared. Then, nonlinear response analyses are conducted to examine the reliability of the dynamic analysis. Finally, many nonlinear response analyses are performed and it is concluded that for relatively hard sites under a certain lateral stiffness ratio (I.e., the ratio of the stiffness of the lowest upper masonry story to that of the frame-shear wall story), the masonry structure with one-story frame-shear wall at the bottom performs better than a structure built entirely of masonry, and a masonry structure with frame-shear wall of two stories performs better than with one-story frame-shear wall. In relatively soft soil conditions, all three structures have similar performane. In addition, some suggestions that could be helpful for design ofmasomy structures with ground story of frame-shear wall structure in seismic intensity region VII, such as the appropriate lateral stiffness ratio, shear force increase factor of the frame-shear wall story, and permissible maximum height of the building, are proposed.     

Shaking table tests and dynamic analyses of masonry wall buildings with frame-shear walls at lower stories

This paper describes shaking table tests of three eight-story building models： all are masonry structures in the upper stories, with or without frame-shear walls of one- or two- stories at the bottom. The test results of damage characteristics and seismic responses are provided and compared. Then, nonlinear response analyses are conducted to examine the reliability of the dynamic analysis. Finally, many nonlinear response analyses are performed and it is concluded that for relatively hard sites under a certain lateral stiffness ratio （i.e., the ratio of the stiffness of the lowest upper masonry story to that of the frame- shear wall story）, the masonry structure with one-story frame-shear wall at the bottom performs better than a structure built entirely of masonry, and a masonry structure with frame-shear wall of two stories performs better than with one-story frame- shear wall. In relatively soft soil conditions, all three structures have similar performane. In addition, some suggestions that could be helpful for design of masonry structures with ground story of frame-shear wall structure in seismic intensity region VII, such as the appropriate lateral stiffness ratio, shear force increase factor of the frame-shear wall story, and permissible maximum height of the building, are proposed.     

多层错层砖砌体房屋抗震分析

本文根据典型的东西和南北错层单元模型,按不同的错层高度、不同收层情况和不同理置深度的实际房屋情况,分析建立了错层房层和相应的等效规整房屋模型,采用板壳单元,用有限元方法计算了这些模型的动力特征和在地震作用下的墙肢剪应力分布,经过对比分析得到了一些错层房屋墙应力的分布规律。根据错层房屋的受力特点,文中提出了相应的加强构造措施,结构布置要求和错层房屋的抗震计算模型等具体建议。     

碳纤维加固严重破坏砌体墙的试验研究

为研究碳纤维布加固严重破坏砌体墙的有效性,开展了4片严重破坏墙体的碳纤维布加固试验,研究了试件在低周反复荷载作用下的试验性能,考查了其破坏形态和破坏特征,对比分析了墙体的承载力、延性和耗能能力等性能。研究表明:采用粘贴碳纤维布加固严重破坏墙体的方法是可行且有效的;加固后墙体的抗剪承载力、变形性能都较原墙墙体有明显提高;碳纤维布布置方法不同,对墙体的约束效果不同;碳纤维布破坏时其应变远小于其极限抗拉应变,建议碳纤维布加固严重破坏墙体时无须使用高强度的碳纤维布。     

人工质量在砖混结构振动台试验中的作用

通过组合墙片的拟静力试验和模型房屋的振动台试验，分析研究了人工质量模拟对砖混结构振动台试验的作用和影响。研究表明，重力对结构的弯曲刚度有较大影响，但不影响结构的剪切刚度。在主拉应力破坏的条件下，结构的破坏荷载随重力的增加而增大。提出了不完全模拟的人工质量模型应满足的相似条件及如何根据模型试验结果估计原型结构的抗震能力。