【摘 要】
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中国是地震多发国之一,其中超过80％的5级以上地震发生在农村地区。对于地震这种复杂的自然灾害目前的技术水平是难以及时预报的。本文选择云南农村传统的木构架承重,砖墙围护
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中国是地震多发国之一,其中超过80％的5级以上地震发生在农村地区。对于地震这种复杂的自然灾害目前的技术水平是难以及时预报的。本文选择云南农村传统的木构架承重,砖墙围护类型民居震害的仿真模拟作为研究目标。首先介绍了农村各类砖木结构的震害特征,然后用有限元分析软件ANSYS对其进行结构动力分析,主要工作及结论如下:
1、根据2007年普洱市宁洱县6.3级地震的考察得到的资料,结合图片实例介绍了几类云南农村砖木结构民房典型的破坏情况。对破坏进行初步的分析,归纳出主要震害原因。
2、通过对前人有限元分析思路的总结归纳,利用ANSYS有限元软件建立出典型的云南农村砖木结构民居的模型。砖墙被看作均质化材料用Shell181壳单元模拟。木构架的各个构件要考虑轴向力和弯矩,用Beam188梁单元模拟。单个榫卯连接简化为半刚性节点单元,用六根Combin14弹簧单元模拟。墙和木构架之间的接触用点.面接触单元Contac175模拟。
3、通过对砖墙、加固与未加固的木构架进行模态分析求出自振频率及前5阶主振型。墙体和加固过木构架的刚度较大,振型以整体的摆动和扭转为主,未加固过木构架刚度较小,振型以个别木构件的错动变形或偏移为主。
4、把记录到的宁洱地震波按七度小震、中震和大震的加速度峰值进行调幅,然后进行时程分析。提取墙体三处节点、未加固木构架四处节点和已加固木构架相同位置四节点的加速度时程图。发现山墙尖端纵向加速度有被放大的情况,与外闪的震害符合。墙角顶部在横向和纵向加速度峰值随着级别的提高而逐渐增大,与墙体开裂的破坏吻合。柱子、檩条、穿金梁的榫卯连接是薄弱点,容易出现榫头拔出或折断。加固过的木构架榫卯节点在两个方向的位移峰值比未加固的减小了很多,说明加固措施的效果明显。
总之,研究为以后云南农村此类结构民居的设计和抗震加固提供了一些参考。
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