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砌体结构是由块体和砂浆砌筑而成的组合结构。一般情况下,砌体结构处于复杂的复合受力状态,和单一均质材料相比,其变形能力和整体性较差。同时抗拉能力和抗剪能力弱,延性低,因此砌体结构是抗倒塌能力较差的结构形式之一。提高砌体结构抗倒塌能力是保障人民生命财产安全的重要手段。 本文选择合适的材料模型、本构关系和失效准则来建立砌体结构有限元模型,并通过模态分析和动力分析来研究现役砌体结构抗倒塌能力。研究的主要内容和所取得的成果归纳如下: (1)通过对大量文献的查阅,了解砌体结构抗倒塌性能研究的主要方法、学术成果和前沿动态。分析砌体结构房屋的使用现状,归纳可能影响砌体结构抗倒塌性能的因素。 (2)针对老旧现役砌体住宅结构的使用情况,分析可能影响砌体结构房屋抗倒塌性能的因素,并在此基础上设计并建立有限元模型。对模型进行模态分析以比较各因素对砌体结构动力特性的影响。通过模态分析可知,模型第一振型为纵向平动,第二振型为横向平动,第三振型为扭转。无构造措施、砂浆强度降低、墙体开洞率增大、移动承重墙等均会使结构动力特性变差。 (3)对房屋拆除现场振动荷载进行试验测试,并将经试验测得的常遇振动和少遇较大振动施加于模型,分析比较各因素对砌体结构房屋在振动作用下性能的影响。无构造措施、砂浆强度降低、移动承重墙、墙体开洞率增大及局部增加楼面装修荷载均会使得结构在振动作用下层间位移增大,结构抵抗有害变形的能力下降。 (4)对模型施加调幅后的强振动和超强振动,分析各因素对砌体结构倒塌行为的影响。无构造措施、砂浆强度降低结构整体变形能力,加速结构倒塌进程。开洞率增大、施加装修荷载、移动承重墙会使得结构局部成为薄弱处从而更容易破坏,局部破坏会加速整体倒塌。