凝寿寺塔抗震性能仿真分析

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砖石古塔作为我国古代高层建筑的杰出代表,不仅具有极高的文化艺术价值,更是我们研究古代建筑施工与结构构造不可多得的珍贵文物。但随着近年地震频发,仅在汶川地震后,便有几十座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。随着现代工程技术的不断提高,对古塔的保护也势必将从经验阶段逐步转变为科学阶段。在此背景下,本文以凝寿寺塔为研究实例,在得到实地检测和勘察数据后,通过整体建模方式在MIDAS/FEA中分别建立了加固前、后的凝寿寺塔有限元模型。然后根据规范要求和场地特征选取了3条地震波(EL-Centro波、Taft波和人工波),通过MIDAS/Gen中Newmark直接积分法对其进行了多遇和罕遇地震作用下的动力时程分析。通过凝寿寺塔加固前、后不同动力响应特征的对比分析,主要得到以下3点结论,为后期凝寿寺塔的加固修缮工程提供了参考和依据。(1)多遇地震作用下凝寿寺塔在加固前、后均处于弹性受力状态,在3条地震波作用下塔身均能够保持完整。加固后在3条地震波作用下,塔体平均抗震性能提升了1.96倍;(2)罕遇地震作用下,未加固的塔体会在2层以上出现较多裂缝,并形成贯通塔身的大裂缝,塔体极有可能在地震作用和P(35)-双重效应下倒塌;(3)罕遇地震作用下,加固后的塔体除2层部分塔砖进入弹塑性受力状态外,其余各层均处于弹性受力状态,表明加固后其抗震性能提升明显。预测塔体在罕遇地震下2层会出现部分区域严重受损的情况,但塔身仍有一定的整体性,不会出现加固前整体倒塌的现象。
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