基于地基条件变化砌体结构地震响应特征研究

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根据以往震害资料发现,在地震作用下不同地质条件下的房屋受损程度会有所不同,但以往的抗震计算都是在假设刚性地基作为研究背景来研究结构倒塌破坏的,忽略了土与结构相互作用带来的影响,由于研究土与结构相互作用问题有一定的复杂性和条件限制,目前在土与结构相互作用方面的研究有待进一步的深入。因此本文通过调查总结,分析振动台模型试验以及应用ABAQUS数值模拟分析这三种手段对土与结构相互作用整体结构的倒塌破坏进行了分析和研究,主要研究内容如下:(1)通过对不同场地条件下砌体结构房屋的震害特性进行分析和统计,发现在坚硬地基上砌体结构在地震作用下破坏程度远小于软弱场地土上的破坏程度;并进一步对影响震害特征的原因进行分析比较。(2)通过土与结构整体模型的振动台试验发现地震波沿土体从下到上传播时,加速度表现出逐渐变大的趋势,证明地震波在经过土层时是会发生变化的。同时,从地震波的频谱分析可得出,低频部分的地震波会被放大,而高频部分的地震波会被减弱甚至被完全吸收,这说明土体会在一定程度上改变地震波的频谱特征。但是高频率地震波的应变幅值却要大于低频波的应变幅值。以及相同地震烈度作用下,模型在柱子处的应变大于其他部位的应变,说明模型在柱子处容易发生破坏,其次是窗下墙易发生破坏。(3)利用有限元软件建立了Ⅰ类和Ⅱ类两种不同场地条件下数值计算模型,为振动台模型试验结果为校核,浅析土-结构在地震作用下的产生的加速度、位移响应的规律。得到了:不同场地土的类别会影响地震的加速度峰值,以及软弱场地土的抗震性能相比坚硬场地土的要弱,加速度放大效果明显,并且软弱场地土的上部结构位移相比坚硬土要大。所以今后的房屋选址应尽量选择地基条件坚硬的场地。同时在模拟实验中发现上部结构容易在突出部分以及柱子连接处出现破坏。所以在抗震设防上这两处应该作为抗震设防的关键部位。
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