网状配筋土坯砌体力学性能及抗震性能研究

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土坯砌体结构以就地取材、施工简便和绿色等特点历史上广泛应用于居住建筑。虽然传统的土坯砌体建筑材料逐渐被混凝土、钢等现代建筑材料取代,但是国内为不少学者仍然重视土坯建筑的地震安全不断地探索抗震性能方面的研究。近几年来越来越多的学者采用试验方法分析土坯的各种力学性能。本文采用ABAQUS有限元软件,应用弹塑性有限元模拟方法,对网状配筋的土坯砌体和土坯墙体进行有限元分析。首先,选用本文所要用的本构模型、破坏准则和其他弹性和塑性参数,通过模拟素土坯砌体轴心受压验证模型的合理性和有关参数的可行性。进一步在本课题组在前期开展的网状配筋的土坯砌体偏心受压试验进行数值模拟分析。得出力-位移曲线,破坏形态及其他应力云图分析与试验结果进行分析。在试验和数值模拟结果的基础上对配筋前后的土坯砌体偏心承载力进行理论分析。借鉴砌体结构现有的承载力公式修正有关参数得出了计算土坯砌体偏心抗压的公式。偏心抗压强度计算值与试验和数值模计算结果之间的误差均在可接受的范围内。其次,设计五片墙体模型即其中一片为未配筋,四片为不同配筋率和不同配置方式的墙体模型开展数值模拟。模拟结果显示,配筋后土坯墙体抗震性能得到比较明显的改善。通过比较各组网状配筋的土坯墙体极限荷载、极限位移等抗震性能指标可知,每层配筋效果最佳。最后,同时考虑竖向压应力和墙体高宽比的复合作用,设计了9中不同的模型进行推覆计算。采用正交分析方法分析多种因素对配筋土坯墙体抗震性能的贡献程度。网状配筋墙体抗震性能影响因素里面竖向压应力是两种因素中起主导作用,对网状配筋的土坯房屋合理设计楼面荷载提出建议。
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