作者以地震作用下最容易遭受破坏甚至倒塌的砌体结构房屋为研究对象,利用模型结构试验和计算机仿真分析二者相结合的方法,着重研究了砌体结构房屋在地震作用下的倒塌反应.首先,作者综合评述了国内外有关地震作用下砌体结构性能和试验研究的现状.介绍和重点讨论了离散单元法实现中的几个关键问题,综合评述了应用于结构分析领域中基于离散单元法的各种求解不连续位移场方法的优、缺点.在此基础上,作者首次建立了用于求解砌体结构出平面破坏的三维空间离散单元模型,并详细阐述了实现该模型的关键问题,主要为:1)给出了刚性块体单元上弹簧接触点坐标和相应位置砂浆变形之间的规律,并对整个结构中可能出现的砂浆弹簧的初始偏差进行了纠正;2)提出了自重弹簧的概念,并建立了该弹簧的本构模型;3)从单元动力方程求解方法-中心差分法出发,研究了低频结构阻尼取值方法的规律;4)考虑砌体结构中特有的"零载滑移"现象,构筑了相应的法向弹簧和剪切弹簧的恢复力模型,并对模型关键参数的取值进行了研究;5)研究了计算时步的取值问题,应用作者编制的软件进行了精度分析,找出了适用于求解砌体结构动力方程的最优时步取值;6)建立了块体单元的动力平衡方程以及整体结构动力方程的求解方法.随后,作者针对三维离散单元模型中尚未确定的参数取值问题以及为检验模拟仿真程序的正确性提供验证标准,进行了以下试验研究:1)试验研究了不同强度等级下砂浆弹性模量的取值问题,并建立了砂浆弹性模量和棱柱体强度之间的关系表达式;2)设计了9个专门的试件,通过试验研究了砂浆在纯剪条件下的受剪性能.建立了灰缝砂浆在纯剪情况下的应力-应变关系,并给出了砂浆最大的极限剪切应变;3)进行了砌体结构模型模拟地震振动台试验研究,研究了模型结构的动力特性、模型结构的临界阻尼比以及自振频率等参数的取值,为计算机仿真软件提供了参数取值和验证标准.最后,作者利用Visual C++语言编制了可视化的前处理软件,实现了按一定砌筑规律的砌体结构块体单元的自动生成和单元之间连接关系的动态生成,为核心数值模拟计算程序提供了结构的几何信息和物理信息;编制了核心模拟计算程序,实现了模型结构在地震作用下的倒塌反应分析.该程序可以人为暂停计算以及接力计算,在程序计算的同时,实时向屏幕和硬盘输出计算结果,以利于检查.应用数值模拟程序对模型结构的关键参数,如阻尼、时步进行了精度分析.用后处理软件(由彭斌博士研究生完成)将计算结果图形化和动态演示,并结合模拟地震振动台试验研究的数字图像信息来检验核心模拟计算程序的正确性.振动抬试验结果和模拟计算结果的对比表明核心模拟计算程序正确、适用.