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受全球氣候惡化影響，近年來我國南方持續(xù)出現(xiàn)長時間、大面積、大強度的降雪和凍雨等災(zāi)害天氣，其中2008年我國南方遭受超過50年一遇的雨雪冰凍災(zāi)害，造成21個省、市不同程度受災(zāi)，因災(zāi)死亡107人，直接經(jīng)濟損失高達(dá)1111億元，房屋倒塌35.4萬間。其中，浙江省受災(zāi)人口達(dá)181萬人，房屋倒塌800多間。以上這些受雨雪冰凍災(zāi)害作用后的房屋大量倒塌或損壞的根本原因是房屋承受的雨雪冰凍荷載超過了房屋結(jié)構(gòu)的實際承載能力，其中，房屋因室內(nèi)外溫差對主體結(jié)構(gòu)形成的不利作用，是造成房屋主體結(jié)構(gòu)整體性、耐久性和承載能力降低的主要原因之一。
對砌體結(jié)構(gòu)房屋的承載能力，國內(nèi)外已有大量學(xué)者對其進行長期的有限元分析研究。早期的Ｙｏｋｅｌ研究了由無抗拉強度材料組成的砌體單元穩(wěn)定性，并給出單元的極限狀態(tài)，Ｄｒｙｓｄａｌｅ和Ｈａｍｉｄ分析了由不同類型混凝土空心磚和砂漿組成的小型墻體，得出其破壞準(zhǔn)則，Ｈａｔｚｉｎｉｋｏｌａｓ等對混凝土實心磚進行類似的研究并得出其破壞準(zhǔn)則，Ｇｉａｍｂａｎｃｏ等用分離式有限元模型模擬只考慮受拉和剪切破壞的磚砌塊與砂漿接觸面上的聯(lián)結(jié)單元，Ｌｏｕｒｅｎｃｏ和Ｒｏｔｓ通過磚塊體單元的ＶｏｎＭｉｓｅｓ塑性準(zhǔn)則得出砌體的受壓破壞準(zhǔn)則，Ｌｏｕｒｅｎｃｏ提出了完整的砌體結(jié)構(gòu)本構(gòu)模型。
以上相關(guān)研究成果的的問題在于為簡化研究方法，未考慮砌體的非線性本構(gòu)關(guān)系。本研究將重點放在砌體材料結(jié)構(gòu)的非線性分析，并充分考慮由雨雪冰凍荷載造成室內(nèi)外溫差等原因引起的砌體附加溫度應(yīng)力對砌體結(jié)構(gòu)承載能力的影響，對其在各種荷載共同作用下的應(yīng)力狀態(tài)進行比較分析。采用ANSYS有限元軟件建立分離式有限元模型，進行主體承重墻體結(jié)構(gòu)雨雪冰凍災(zāi)害作用后的極限承載能力分析，分析結(jié)果可用于后續(xù)相關(guān)研究。
砌體是由磚塊體和砂漿組成的二相復(fù)合材料，對其進行有限元分析通常包括兩類模型：分離式模型和整體式模型。分離式模型即是將磚塊體和砂漿分別建模，砂漿離散于模型中，考慮磚塊體與砂漿的不同材料性能，以及不同材料之間的相互作用，磚塊體與砂漿之間通過接觸、聯(lián)結(jié)單元連接，磚砌塊、砂漿、聯(lián)結(jié)單元的本構(gòu)關(guān)系分別建立，整體式模型則是將磚砌塊和砂漿作為一個整體來考慮，不考慮磚塊體與砂漿間的相互作用，把砌體看作均勻、連續(xù)、各向同性的材料，通過力學(xué)試驗獲得其整體材料力學(xué)性能來建立應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系。兩種模型相比較，分離式模型可以模擬磚砌塊與砂漿之間的作用和砌體破壞機理，但由于單元數(shù)多、計算量大，通常適用于模擬小型砌體構(gòu)件的破壞行為。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設(shè)計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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