砖砌体非线性有限元分析模型研究

主要论述了砖砌体非线性有限元模型、刚度矩阵、破坏准则、裂缝的模拟、砖砌体单元破坏后应力应变关系矩阵的处理,并提出相应的残余应力的释放方法.     

普通及组合砖砌体的应力—应变全曲线的试验研究

通过１２个普通砖砌体和６个组合砖砌体的应力—应变全曲线的试验研究，描述了砖砌体及组合砌体轴心受压全过程破坏特征，比较和分析了普通及组合砖砌体的强度与变形特性，给出了普通砖砌体的应力—应变全曲线方程     

粉煤灰砖砌体轴压本构关系试验研究

对粉煤灰砖砌体试件进行了受压全曲线试验研究,研究了其强度、破坏形态、应力-应变曲线等特征,考虑了不同砂浆强度的影响,并与普通砖砌体试验的结果进行了对比,结果表明,粉煤灰砖砌体的轴压性能与普通砖砌体类似,采用普通试验机并辅以刚性元件,能测得受压应力-应变全曲线,基于细观损伤建立的本构关系则能较好地预测其应力响应.     

具有构造措施的高层砖砌体房屋抗震性能试验研究

通过对9层砖砌体结构抗震性能试验,研究了7度地震设防区建筑9层砖砌体结构的可行性,说明了钢筋混凝土构造柱、圈梁及配筋砌体在抗震中的重要作用,指出具有构造措施的9层砖砌体结构在地震作用下的破坏机理为弯曲破坏.     

烟囱砖砌体裂缝产生的力学机制

针对电厂烟囱砖砌体常出现裂缝的现象,利用在极坐标下弹性力学基本方程,推导出烟囱砖砌体的环向应力和应变与材料热膨胀系数、弹性模量、温度之间的关系,分析了烟囱砖砌体裂缝与环向应力和应变、轴向变形约束的关系,提出了防治裂缝产生的6项措施。     

用拆除墙段建造的砖砌体结构地震易损性分析

用拆除墙段建造新砌体结构在实现拆除墙段再利用的同时,推进了砌体结构工业化拆除及建造的进一步发展。为研究用拆除墙段建造的砖砌体结构的抗震能力,分析了用拆除墙段建造的砖砌体结构与普通砖砌体结构的异同,以构造柱间距、结构层数和砌体强度为基本参数,选取地震峰值加速度作为地震动强度指标,最大层间位移角作为结构损伤指标,选取了20条地震动记录对砖砌体结构模型进行了增量动力分析。基于所建立的砖砌体结构地震易损性曲线和地震破坏矩阵,发现较相同条件下的常规砖砌体结构,用拆除墙段建造的砖砌体结构的抗震性能得到明显改善,这主要是拆除墙段间连接所用的构造柱相对较密导致的;结构层数和砌体强度直接影响着结构的抗震能力,建议拆除墙段再利用时,结构总层数和总高度不宜超过GB 50011的规定,并合理评定拆除墙段的力学性能及完好性,同时保证使用拆除墙段建造的砌体结构的抗震措施不低于相应抗震设防烈度要求下的新建砌体结构。     

低强度砌体抗压强度试验研究

通过对低强度砌体工程抗压强度实测数据与实验室对低强度砌体实测数据的对比,指出砂浆质量、强度和砖强度对砌体抗压强度和破坏过程有重要影响,低强度砌体抗压强度基本上由砖强度决定,工程实践中宜采用不小于MU15砖,M5以上砂浆砌筑砌体。     

低强度砌体抗压强度试验研究

通过对低强度砌体工程抗压强度实测数据与实验室对低强度砌体实测数据的对比，指出砂浆质量、强度和砖强度对砌体抗压强度和破坏过程有重要影响，低强度砌体抗压强度基本上由砖强度决定，工程实践中宜采用不小于MUl5砖，M5以上砂浆砌筑砌体。     

橡胶混凝土砖砌体力学性能试验

目的 研究橡胶混凝土砖砌体的吸能、耗能效果及其抵御变形的能力,为使其早日应用于实际工程提供参考依据.方法 采用自行制作的免蒸压橡胶混凝土砖,对其进行轴心抗压强度试验,通过试验分析橡胶混凝土砖砌体的应力-应变关系.结果 由橡胶混凝土砖和黏土砖砌体本构关系曲线得到回弹模量和韧性模量分别为0.745 MPa、0.35 MPa,对比可知橡胶混凝土砖砌体的韧性模量是黏土砖砌体的2.13倍.结论 橡胶混凝土砖砌体比粉煤灰砖、黏土砖砌体的吸能、耗能效果好,抵御变形的能力有明显提高.     

非线性有限元法分析预应力砌体墙结构

集中配筋砌体中加预应力的砖砌体结构是一种能减轻砌体自重、改善结构抗震性能、提高房屋层数的合理结构形式。采用非线性有限元法对预应力砖砌体结构进行模拟分析,确定了钢筋混凝土的木构关系,并根据提前人的试验及经验公式,建立了新的砌体破坏准则及砌体在双轴作用下的本构关系,分析了预应力对砌体结构的贡献。     

有限元法在砌体结构分析中的应用

目的 研究有限元法在空间砌体结构分析中应用的可行性。并提出模拟砌体带裂缝损伤状态的有限元建模及分析方法．方法 进行砌体结构模型拟静力试验及脉动测试．并采用等效体积单元法对空间砌体结构模型进行有限元分析．在对有限元模型的优化更新研究中，以损伤状态下的识别刚度作为目标函数。根据结构位移、抗侧移刚度及外荷载三者的内在关系，通过调整弹性模量优化有限元模型来模拟砌体带裂缝工作状态，并对比拟静力试验及动态测试识别结果进行理论分析．结果 利用所提出的有限元建模及分析方法很好地模拟了砌体结构完好及带裂缝损伤状态下的工作特性．有限元模型计算分析结果与实测值具有良好的一致性．结论 采用等效体积单元（RVE）可以准确模拟空间砌体结构的材料特性．利用动态测试数据结合反演理论进行结构模型的优化更新方法可有效模拟砌体结构的带裂缝工作状态，并有效地考虑砌体材料的离散性问题。     

采用等效斜撑模型的砌体结构地震易损性分析

为解决目前砌体结构中弹塑性模型在精确性方面的不足和对地震易损性分析的需要,将等效斜撑模型引入砌体结构有限元模型,根据实体墙、开窗墙和开门洞的侧向刚度特性,提出相应的等效斜撑宽度计算公式.基于等效斜撑模型分别建立上述三类砌体墙的弹塑性有限元模型并进行低周往复加载分析,结合试验结果验证其准确性和实用性.在此基础上建立一典型的三层砌体结构有限元模型,基于增量动力分析方法,分别将最大层间位移角和弹塑性耗能差率作为损伤参数进行地震易损性分析,并对比分析仅考虑横墙砌体结构模型与同时考虑纵横墙结构的易损性曲线的区别.结果表明:传统的层间位移角不能充分体现纵墙的抗震性能,基于能量的损伤参数能够更准确地反映结构损伤演变过程和纵墙性能;宜根据易损性评价需求和计算效率综合建立适宜精度的砌体结构有限元模型.     

梁杆结构稳定性分析中的传递矩阵模型缩减法

为了准确地分析梁杆结构的稳定性问题并降低系统刚度阵的阶数,提出了基于传递矩阵法和精确有限元的模型缩减法.将具有弹性支撑的非共线链式分支子结构当作一个超单元,结合梁单元精确刚度阵,使用传递矩阵法联系两端载荷和位移关系,得到该超单元在整体坐标系下的刚度阵,且该刚度阵为与普通梁单元同阶的对称方阵,可直接组装到系统刚度阵中.求解该缩减后系统刚度阵的行列式可得到结构的欧拉临界力.由于子结构的内部自由度不出现在系统刚度阵中,在保证计算精度的同时极大降低了系统刚度阵的阶数.典型算例的稳定性分析验证了方法的正确性和有效性.     

砖砌体填充墙对高层钢筋砼结构的影响分析

从建筑抗震设计的三个水准角度出发,分析高层建筑中砖砌体填充墙的刚度对高层钢筋砼结构的有利与不利影响,并对基于杆元计算模型的ＴＡＴ或ＴＢＳＡ计算软件中“刚度折减系数”的取值作定性分析,最后对反映在设计成果中的这类建筑的构造措施作以有益的探讨。     

预制板上粘贴钢板条桁架对砌体教学楼抗震性能的影响

采用通用有限元分析软件ANSYS建立了典型砌体结构教学楼（预制多孔板装配式楼盖）的数值模型。利用有限元时程分析方法,分析房屋在汶川地震波作用下的地震响应,验证了预制多孔板楼盖水平刚度不足是砌体结构教学楼倒塌的主要原因。在此基础上,提出了一种新式加固方法——板底粘贴桁架型钢板条来增强楼盖的水平刚度。采用时程分析方法,对未加固模型与加固后模型的地震响应进行了对比。结果表明：板底粘贴桁架型钢板条法对提高房屋结构抗震防倒塌能力是行之有效的。     

无筋砌体材料本构模型述评

对于砌体的研究,虽然在材料强度、构件承载力及结构整体分析等层次上已作过许多工作,但其微观机理、本构模型等基础理论方面的研究相对滞后,一直未建立能描述非线性全过程分析和适于复杂应力状态下有限元分析的本构模型,从而在一定程度限制了对砌体的认识．回顾砌体本构建模的发展动态,基于灰缝是否与块体分开考虑,砌体建模可分为分离式模型和整体式模型两类;着重于建模方法及适用范围,指出分离式模型是认识砌体材料本构特征的首要、合理方法,而灰缝与块体问的联结问题是关键等观点．     

地铁沿线砖混结构房屋喷射GFRP的减振研究

为改善地铁周边振动环境和提高人们的生活环境质量,对砌体墙喷射玻璃纤维聚合物(GFRP)进行了试验研究和数值模拟.结果表明,喷射GFRP可以提高开裂荷载、极限荷载、极限位移和延性等,其中砌体墙弹性阶段刚度有明显提高,同时建立了砖混结构房屋外墙喷射GFRP的有限元模型,并分析了在列车荷载作用下的动力响应.结果表明:最大Z振级减小量可达2.694 dB,具有良好的减振效果,是一种合理有效的减振措施.     

框架结构单元几何应变能的计算与验证

为了得到框架结构单元几何应变能,在平面框架结构单元几何刚度矩阵的基础上,推导空间框架结构的单元几何刚度矩阵,借助MSC Patran软件平台,采用PCL(patran command language)语言编写了计算单元几何应变能的程序.数值算例表明:程序运算得出的单元几何应变能求和与MSC Nastran分析数据推导得出的单元几何应变能之和存在非常小的数值误差,验证了程序得出的每个单元几何应变能的正确性,解决了有限元软件难以提取单元几何应变能的问题,可用于研究屈曲约束的显式化问题.     

变截面梁扭转的有限元分析

推导了变截面梁单元的扭转刚度矩阵和等效节点载荷公式。对于截面半径按线性变化的梁,运用该扭转刚度矩阵将得到精确解。对于变截面梁的扭转,若用等截面扭转刚度矩阵分段近似,需采用较多的单元数,才能使结果收敛于精确解。     

基于神经网络的圆柱壳单元刚度矩阵计算

压力钢管外压稳定问题可以采用实时求解方法,实时求解的关键在于单元刚度矩阵的计算.通过分析柱壳单元刚度矩阵的组成,提出了用BP网络来实现单元刚度矩阵的实时计算方法,并采用模拟退火算法避免BP网络陷入局部极小点.用传统的有限元法和BP网络对同一算例进行求解,结果表明BP网络计算精度满足工程要求.