无筋砌体的非线性动力学分析.docVIP

CHENGNAN COLLEGE OF CUST 毕业设计（论文）资料附件： 外文文献原文及译文 学生姓名： 陈作轩 学 号： 201189250133 班 级: 建筑1101班 专 业： 土木工程（建筑工程） 指导教师： 彭艺斌 童光明 刘建生 2015 年 5 月 无筋砌体的非线性动态分析 （诸葛燕、David Thambiratnam和John Corderoy） 摘要：已研制出的综合分析模型,提出了本文研究的无筋砌体在平面动态荷载，包括地震荷载的反应。在非线性有限元程序得到了分析。砌体被视为非线性均质各向异性材料。失效包络线也被研发，能够预测接缝的滑动和开裂和（或）破碎的失效类型。层间接缝的定向效应是通过一个常用模型来确定的。这模型能够进行静态和时程的砌体结构分析。非线性动态分析由Newmark时间积分算法结合改进的牛顿迭代法进行。为了校准模型，并表明其应用，处理了几个数值例，并将结果与砌体剪力墙在循环和动态负载下的全面测试进行比较。理论分析与实验结果之间的相当吻合。 简介 无筋砌体（URM）结构在澳大利亚和世界其他地区广泛使用，尽管无筋砌体似乎在地震中的破坏最严重。然而，人们已经发现，砌体即使是无筋,如果设计合适的压缩载荷和材料属性，它具有很大的变形能力，后再开裂。因此，有必要研究砌体的动态性能，以便更好地了解它的地震反应。 有限元法是用于结构分析的一种有力的数值方法，在过去的十年中，它已被广泛用于砌体结构的性能分析。由于问题的本质，砌体可以被描述为一个两相材料，包括弹性砖组中的非弹性砂浆接缝。砌筑的两相非均质有限元模型（砖和砂浆微观建模），已被 Page (1978), Lourenco 和Rots (1994), Lotfi 和 Shing (1994)使用。然而，这样的模式只会使分析更加复杂。为了简化问题，一个均匀的单相材料（宏观）模型已被用于一些研究，如Samarasinghe（1981），Dhanasekar （1984），和其他。 在工程文献中，提及地震/动态建模及砌体的分析已经不多。回顾以前对砌体动态性能的研究显示，大部分研究工作集中于实验研究（Klopp 和Griffith 1994; Tomazevic 和Lutman 1996). 砌体在动态荷载作用下的有限元模型，单一自由度的模式仍然被普遍使用（Jankulovski和Parsanejad 1994）。这模型可用于研究建筑体系的整体性能，但这模型不能表示墙体开裂、裂纹扩展和破碎等局部反应。 二维有限元模型已被用于一些研究人员研究砌体的周期特性（LaRovere 1990 ;Vratsanou 1991）。然而，在拟动态荷载下分析，其实是静态分析结合循环应力-应变关系进行分析。 可以这样说，无筋砌体的性能比具体的要复杂得多。砌体是一个两相材料，因此，其性能取决于它的成分，砖和砂浆的性质。砂浆接缝作为平面上的弱点，其影响是一个显著的特征，并且不存在于混凝土，这使得无筋砌体的数值模拟非常困难。 预计无筋砌体墙面内动态荷载，包括地震作用下的复杂的特性，全面的分析模型已经被诸葛燕研发，并在非线性有限元程序实施（诸葛燕，1995）。该模型能够进行静态和时程的砌体结构的分析，并用几个砌体板实验测试结果来通过校准。 均匀的有限元模型已被采用，因为本文的目的是探讨无筋砌体结构地震反应。首先，各向异性材料模型，它最初被Darwin和Pecknold（1977）用于混凝土，分析了应力前和破坏后的各种状态下的无筋砌体。材料模型结合二维非线性普遍存在的接缝有限元模型来分析在平面静力荷载和动态荷载作用下的砌体。失效准则也得到了研发，其中结合了双轴和库仑剪切破坏模型。所得到的失效模式能够通过利用普遍存在的接缝模式的预测接缝失效。从该模型的结果与几个不同失效模式的试验结果进行比较。在本文中探讨这模式的发展和应用。 在动态荷载作用下砌体材料模型 周期性本构关系砌体 砌体应力-应变关系取决于应力状态。以前的实验结果表明，双轴压压缩和单轴压缩条件下，砌体性能是非线性的和各向异性的。相反地，双轴拉伸 - 压缩或单轴拉伸，没有这样的非线性是非常明显的，并且墙可被视为各向同性（Dhanasekar1984）。因此，已经研发了一个双轴压压缩或单轴压缩无筋砌体的各向同性材料模型。 考虑平面应力状态，指的是主应力轴，1和2，通过增量形式来获得在正交异性形式的应力应变关系为 E1，ν1和E2，ν2分别为主方向的1和2的弹性模量和砌体泊松比；“等效”的泊松比ν，?；G?=砌体剪切模量。 当E1= E2 = Em=杨氏砌体模量，和，式（1）表示线状弹性各向同