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砌体结构抗震试验及弹塑性地震反应分析

周强  
【摘要】:我国政府历来重视防震减灾工作,特别是对人民生命财产安全尤为重视。地震灾害应急救援和农村安居安学工程是防震减灾工作的重要内容。 基于卫星遥感、地理信息系统、三维仿真、震害预测等技术的地震现场灾情场景模拟技术可用于地震救灾的辅助决策、应急救援人员的虚拟演练、地震科普教育等方面,是提高我国防震减灾能力的一项重要手段。作为我国农村主要结构形式的砌体结构,其破坏是历次地震中造成大量人员伤害和财产损失的重要原因。砌体结构的抗震试验与震害分析是实现农村安居安学目标的必要途径,也是地震现场灾情场景模拟技术的重要理论依据。因此,进行砌体结构抗震试验与震害分析,并在此基础上开展地震现场灾情场景模拟技术研究,应是地震工程与工程力学界研究工作的重点,对我国防震减灾工作具有重要意义。 本文在前人大量工作的基础上,就砌体结构的典型震害、破坏机理、抗震措施、振动台试验、弹塑性地震反应分析、三维灾害模型的建立、灾情场景的实现技术等开展了研究,主要完成了以下工作: 1.详细介绍了汶川地震中北川县擂鼓镇的7栋典型砌体结构学校建筑的震损情况,并对其震害原因及构造措施进行了分析;通过将楼层综合抗震能力指数发展为抗倒能力指数的方式,对7栋砌体结构学校建筑的抗倒能力进行分析;为农村安居安学工程中砌体结构的抗震提出了建议; 2.详细介绍了西藏自治区农牧民安居工程抗震加固试验中已建-70m2户型房屋振动台试验的主要过程;对模型结构的破坏特征、动力特性以及测点反应进行了分析,并依据试验结果对原型结构的抗震能力进行评价;为西藏自治区农牧民安居工程中房屋的抗震加固、设计和施工提出建议; 3.应用有限元软件ABAQUS对振动台试验的模型结构进行了数值模拟,通过对比分析,验证了有限元模型和试验结果的可靠性;在此基础上,考虑到试验方提供的原型结构的材料高于实际强度,按实际材料强度建立了的原型结构的有限元模型,依据数值模拟结果,分析了原型结构的抗震性能; 4.总结了砌体结构的典型震害现象和破坏特征,对震害原因进行分析;结合实际震害,讨论了设防结构与非设防结构的震害差异;依据震害资料及专家经验,给出了砌体结构在不同地震破坏等级下,震害在不同楼层及各构件不同部位的分布规律;总结了汶川地震的震害特点及启示,提出了砌体结构的抗震措施及建议; 5.利用3Ds MAX、Photoshop、Auto CAD等软件制作了大量砌体结构三维模型,并创建不同破坏等级的模型数据库;以汶川地震中映秀镇漩口中学教师住宅楼为例,给出了创建三维完好模型以及不同破坏等级下的三维灾害模型的建模方法; 6.基于ArcGIS软件实行了地震现场的三维地形,在此基础上以福建省石狮市为例,实行了三维建筑模块灾前场景,并利用不同颜色表征建筑不同破坏等级的方式实行了任意地震影响场下,三维建筑模块灾害场景;通过模型替换,实行了三维建筑完好模型场景以及三维建筑破坏模型场景。


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