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從國(guó)內(nèi)外歷次地震的震害來(lái)看，外墻、隔墻、幕墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在近年的強(qiáng)震中遭到的破壞程度，往往比主體結(jié)構(gòu)更加嚴(yán)重，因此造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失.許多國(guó)家越來(lái)越重視對(duì)非承重墻抗震性能的研究，建認(rèn)了相應(yīng)的抗震設(shè)計(jì)方法。在我國(guó)目前所實(shí)施的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中，對(duì)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件提出了更高的設(shè)防目標(biāo)，即“墻體填充材料要考慮結(jié)構(gòu)形式、建筑層數(shù)、層間位移等”，并與主體結(jié)構(gòu)一樣，“滿(mǎn)足三水準(zhǔn)的設(shè)防目標(biāo)”。
運(yùn)用有限元分析砌體結(jié)構(gòu)，可以彌補(bǔ)試驗(yàn)分析所需要的大量人力、物力和財(cái)力的缺點(diǎn)，同時(shí)也可以用試驗(yàn)結(jié)果在驗(yàn)證有限元算法的準(zhǔn)確性后，改變參數(shù)，通過(guò)計(jì)算提供結(jié)構(gòu)更多的反映信息.因此，在砌體結(jié)構(gòu)分析中也陸續(xù)引人了有限元方法，并且受到越來(lái)越多的重視。不少研究者已經(jīng)用ANSYS進(jìn)行了砌體結(jié)構(gòu)有限元分析的研究，并且獲得了一些有益的成果。
對(duì)非承重砌體墻的抗震性能進(jìn)行了研究，通過(guò)非承重砌體墻試驗(yàn)，與ANSYS模擬分析的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了ANSYS對(duì)砌體墻的非線(xiàn)性有限元分析的可靠性。在此基礎(chǔ)下，改變影響砌體墻抗震性能的有關(guān)因素，對(duì)墻體進(jìn)行進(jìn)一步的研究分析。
試驗(yàn)是通過(guò)電液伺服加載裝置，對(duì)砌體墻WA)施加水平低周反復(fù)荷載。墻體開(kāi)裂前，采用荷載控制，并分級(jí)加載，接近開(kāi)裂時(shí)減小級(jí)差;墻體開(kāi)裂后，采用位移控制，取開(kāi)裂墻體的最大位移為位移值，并以該位移值的倍數(shù)為級(jí)差進(jìn)行位移控制加載。墻體開(kāi)裂以前，每級(jí)荷載反復(fù)一次，開(kāi)裂后反復(fù)兩次[f}l，直至荷載下降到極限荷載的85%，認(rèn)為墻體破壞。
用面向工程的大型通用有限元分析程序ANSYS對(duì)墻體進(jìn)行分析，其中計(jì)算模型采用分離模型，并且不考慮磚與砂漿之間的茹結(jié)滑移，將磚與砂漿接觸面的所有節(jié)點(diǎn)的自由度耦合在一起。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，需做如下假設(shè)：①砌體材料視為勻質(zhì)材料；②忽略鋼筋和砌體之間的相對(duì)滑移；③墻體的底端為固定端支座，頂端為懸臂；④不考慮剪力墻的平面外位移。
材料模型：ANSYS分析時(shí)，磚和砂漿均用三維實(shí)體單元SOLID65，該單元是具有塑性、徐變、開(kāi)裂和壓碎等性質(zhì)的單元。鋼筋混凝土整體分布鋼筋模式也可用帶配筋的SOLID65單元。
在墻體從開(kāi)始加載至開(kāi)裂過(guò)程中，開(kāi)裂荷載和位移的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好;極限荷載和位移的計(jì)算值略小于試驗(yàn)值，差值能夠控制在10%以?xún)?nèi)；由于程序未能全部反映實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程中裂縫錯(cuò)動(dòng)的產(chǎn)生，破壞荷載和位移的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相比偏小。
通過(guò)比較計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果可以認(rèn)為，用ANSYS程序進(jìn)行非承重砌體墻抗震承載力的非線(xiàn)性有限元分析，具有一定的可靠性，能夠反映構(gòu)件的承載力、位移和破壞特征等基本信息。
根據(jù)上述砌體墻有限元模型參數(shù)的設(shè)定，筆者模擬了三組墻體，分別考慮了砌筑砂漿強(qiáng)度、混凝土構(gòu)造柱強(qiáng)度以及墻體中部設(shè)置水平拉筋對(duì)非承重砌體墻的抗側(cè)承載力以及變形能力的影響。
運(yùn)用ANSYS有限元分析軟件，對(duì)不同強(qiáng)度砌筑砂漿的砌體墻進(jìn)行了非線(xiàn)性有限元分析，得出不同類(lèi)型墻體各階段荷載值、位移值和墻體延性比。
根據(jù)非線(xiàn)性有限元分析，得出了不同類(lèi)型墻體各階段的荷載值和相應(yīng)的位移值，并繪出各墻體的荷載-位移曲線(xiàn)。
通過(guò)ANSYS，對(duì)不同強(qiáng)度的混凝土構(gòu)造柱砌體墻的有限元模型進(jìn)行了非線(xiàn)性分析，得出不同類(lèi)型墻體各階段荷載值、位移值和墻體延性比。
可以清楚地看出：混凝土構(gòu)造柱的強(qiáng)度對(duì)非承重砌體墻的抗側(cè)能力影響不明顯。混凝土構(gòu)造柱主要在墻體開(kāi)裂以后發(fā)揮作用，但最主要的作用還是對(duì)砌體結(jié)構(gòu)的約束作用，即避免墻體發(fā)生倒塌。
通過(guò)ANSYS有限元軟件，對(duì)中部未設(shè)置水平拉筋和中部設(shè)置水平拉筋的砌體墻。
用ANSYS對(duì)中部有、無(wú)設(shè)置水平拉筋的兩種構(gòu)造措施的砌體墻進(jìn)行非線(xiàn)性有限元分析，得出不同類(lèi)型墻體各階段荷載值、位移值和墻體延性比。
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