武汉市农村民居的抗震性能研究与倒塌模拟

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地震导致了房屋的倒塌,房屋的倒塌是造成大量人员伤亡和巨大财产损失的主要原因。自2008年5月12日的汶川地震后,房屋的抗震性能的研究受到进一步的重视。灾后调查发现,8万多人丧生,1.8万人失踪,1600万间房屋倒塌,其中大部分为农村民居。在中国,地震导致的大量人员伤亡主要出现在农村,根本原因是所有倒塌的房屋以砌体结构居多,而农村的房屋结构形式主要是砌体结构。一方面,农村的经济条件相对较差,抗震性能良好的框架结构房屋造价太高;另一方面,砌体结构可以就地取材,造价低廉,是目前我国农村住宅中应用最广泛的结构形式,而且在今后的一段时期里仍将大量存在。但是砌体结构是一种脆性结构,抗拉、抗剪能力低,整体性和变形性能较差;在强烈地震作用下,易发生脆性的剪切破坏,抗震能力较弱,地震时的破损率比其他类型的建筑较高,在使用上受到一定限制。因此,针对我国的具体国情,提高砌体结构的抗震性能是一个需要长期研究的课题。与本文相关的研究项目是《武汉市农村民居抗震设防研究》,武汉市农村房屋结构结构状况与我国其他农村地区基本相同,主要结构形式以砖砌体结构房屋为主。武汉市虽然不在地震区域中心地带,但由于具有较多湖泊,而且地基土软弱,对抗震非常不利。本文对我市典型的砌体结构进行了在地震作用下的有限元分析,模拟砌体结构房屋在强震下的倒塌过程,提出增强砌体结构房屋抗震性能的建议。论文内容作了如下安排:(1)概述课题的研究背景,总结国内外学者对砌体结构的倒塌模拟的研究现状。(2)分析砌体结构局部破坏及整体倒塌的机理,在此基础上着手武汉市农村民居的抗震调查,并提出针对性的抗震建议。(3)通过对结构倒塌模拟方法的认识选择合理有效的分析方法和计算软件;介绍ANSYS/LS-DYNA软件的计算方法和模拟结构倒塌过程的原理。(4)利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA分别模拟设置和不设置构造柱和圈梁的砌体结构的倒塌,对比分析倒塌过程和特征。(5)总结构造柱和圈梁对砌体结构房屋的抗震性能的作用。
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