基于BIM的海宝塔模型建立及地震响应分析

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古建筑是人类最重要的文化遗产之一,而古塔是不同时期砖石结构的典型代表,所以对古塔研究及保护的意义十分重大。历年多次地震使得古塔遭受不同程度的损毁甚至倒塌,造成了不可挽回的损失。因此,对古塔的保护日益受到专家学者的关注。本文以海宝塔为研究实例,在经过调研和实地测量后得到相关数据,通过BIM软件进行海宝塔模型建立,根据BIM模型的数据建立海宝塔加固前后的有限元模型,并导入ABAQUS中,根据规范要求选取了三条地震波,通过ABAQUS进行了多遇、设防、罕遇地震作用下的动力时程分析,最后进行海宝塔加固前、后对比分析。本次研究主要得到以下4点结论,为后期海宝塔的加固修缮工程提供了参考和依据。(1)本次研究使用BIM技术对海宝塔进行了三维模型,BIM技术可以让观看者从不同视角饱览海宝塔,并且可以将海宝塔的外部形象、内部空间以及细部构造都能完整且清晰的呈现出来,通过BIM保存的相关数据可以为以后的修缮及加固工作提供帮助。(2)本次研究使用BIM技术建立了海宝塔简化模型,并将其导入ABAQUS软件中,使用ABAQUS软件对塔体输入三种地震波进行抗震计算,对其位移进行后处理并得出:在多遇地震作用下海宝塔塔体结构基本完好。在设防地震作用下,EL-center地震波和Taft地震波会使塔顶发生严重破坏,甚至有倒塌的风险。而Chi-Chi地震波则只会使塔体发生轻微破坏。在罕遇地震作用下,海宝塔发生严重破坏。在对其内力进行后处理并得出:在不同工况下,一层东南角处多为主拉应力值最大值发生处。对其塔顶加速度进行后处理并得出:海宝塔顶部的加速度较地面放大7~12倍之间,鞭銷效应突出(3)使用BIM软件对海宝塔加固两层CFRP材料,导入至ABAQUS软件中设置好材料属性和连接关系后,对其进行抗震计算并得出:塔体在加固后结构位移减小8%至10%,位移的改变量较小,相对塔体的而言,在罕遇地震工况下仍会产生严重破坏甚至倒塌。
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