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福建土楼是闽西、闽南地区历史文化的载体,是建造者科学技术水准的体现,是他们风俗习惯、生活方式及审美理想的集中表现。因此对福建土楼进行深入的研究具有重要的历史价值。 众所周知,全球已经进入地震多发期,地震给世界各地带来重大的人员伤亡以及巨大的经济损失。目前在中国农村仍然有大量的生土建筑在服役,由于其特殊的材料性质、施工过程中不合理的行为及不当的结构布置等导致地震作用下生土建筑的破坏十分严重。本论文就是在这种背景下展开,对福建土楼的抗震性能进行数值研究,本论文按下面三个方面依次进行: (1)对永定县的土楼群进行实地调研,测量土楼墙体结构的尺寸,同时观察土楼墙体结构的损伤情况,为数值分析中土楼结构模型的建立提供必要的参数。 (2)利用从土楼当地取的土样在土工试验室进行试验,获取土样相关材性指标,包括:含水率、密度、最优含水率、界限含水率、颗粒级配。同时利用配制的土样夯制试块,通过抗压、直剪试验获得夯土试块的抗压强度及抗剪强度相关参数。通过材性试验,为数值分析中土楼夯土材料模型的建立提供必要依据。 (3)利用 ABAQUS软件对方形土楼和圆形土楼的墙体结构进行三向地震波作用下的数值模拟,分别从6个角度分析方形土楼与圆形土楼的抗震性能,包括:地震波加速度影响、夯土材料影响、墙厚影响、窗洞数量影响、墙体收分影响及竖向裂缝影响。在分析过程中分别从频率、加速度反应、速度反应、位移反应、应力以及塑性应变6个方面来研究,通过分析模型数值模拟结果得到以下结论:大震下结构各部位的反应加剧,结构的应力与塑性应变均有较大增加;良好的夯土材料能够明显改善土楼抗震性能,差的夯土材料使土楼在地震作用下十分危险;墙体太薄或太厚对土楼的抗震均不利,只有合适的墙体厚度才能使土楼具有良好抗震性能;窗洞数量过多使结构在地震下产生较多应力集中现象,且应力集中部位继续发展易相互连通,对结构抗震不利;墙体外收分使结构重心降低且使结构保持稳定性,对土楼的抗震有利;墙体竖向裂缝使结构地震下产生严重的应力集中现象,且裂缝越深应力集中越明显,对土楼结构的抗震十分不利。