混凝土砌块结构静力非线性

混凝土砌块结构静力非线性分析摘要：本文针对三个不同层数的典型约束混凝土砌块结构，在不同场地类别、不同地震强度下进行静力非线性分析，并与动力非线性时程分析结果进行了对比，为用静力非线性分析估计砌块结构的抗震性能提供参考依据。关键词：性态抗震；动力时程分析；静力非线性分析引言混凝土小型空心砌块是一种新型墙体材料，具有轻质、保温、节土、节能、增加使用面积等技术经济优势，应用前景极其广阔。静力非线性分析方法计算简便,基本上能反映结构的非线性性质，并能给出结构破坏的程度和破坏过程。本文以混凝土小型空心砌块结构为研究对象，通过对其进行静力非线性分析，且与非线性动力时程分析结果进行对比，考察这种方法在混凝土砌块结构抗震分析中的适用性，为砌体结构抗震分析和性态设计提供参考。图1约束砌块墙体恢复力模型1计算模型图1约束砌块墙体恢复力模型根据约束砌块墙体的滞回曲线，可以将其简化成四折线恢复力特性模型[1]（见图1）。图中A、B、C、D、E各点是由[1]所收集的墙片试验结果而确定，各特征点参数见表1。图中A点为完好状态特征点；B点为轻微破坏特征点；C点为中等破坏特征点；D点为严重破坏特征点，即极限点；E点为倒塌特征点。表1混凝土砌块墙体恢复力特征参数须芯惯柱向-尊构造柱砌纽块墙体转构造柱砌坊块墙体竞A桥B疫C沈D能E际A仍B析C奉D床E柿Δ川/狗Δ椒u首0.13乘6啦0.18农7冷0.5观1烘1.8问0.16共4往0.23狸7既0.5恭1院1.6替V/V汉u旱0.4调0.55摊0.75街1湾0.85除0.45雪0.65旷0.8小1贿0.85砌块房屋各层抗侧承载力等于该层各道承重墙的抗侧承载力之和，承载力按文献[1]确定。2Pushover分析的基本过程（1）建立合理的结构合理的计算模型；（2）建立结构构件的恢复力曲线模型,并确定有关参数的数值；帖（朋3常）计算结柱构在竖向杨荷载作用论下的内力排和结构自公振周期；淋（鞋4元）选择适君当的侧力容分布模式吧，并确定恶荷载增量地大小；低（柜5扒）对结构睬施加逐步摄递增的侧胞向荷载，姑同时计算夹出相应的星位移；翠在进行砌蠢块结构取的孩Push喘ove签r攀分析时，扰将其简化锤成集中质读量的剪切讯型串联多璃自由度体词系，多染自由度体仅系的静力刻方程由于偷非线性也以可写成增鄙量形式：摇笔争近隙惊柄杨悲宏楚稳（观1筋）式中：赏—价结构刚度颠矩阵；刮—吴结构位移救向量增量况；尝—便结构外力散向量增量私。余崇劈计算时，尖算出每一犁级侧力增依量下结构浑的位移增毛量，并不助断修正结谜构的刚度兼矩阵，重鄙复以上过堡程，直到乏结构位移供达到目标孔位移为止姿。把得到洒的结果绘善成基底剪荒力确-知顶点位移彻关系曲线浊，即结构渠能力曲线俱。尤惕轰通过上述包分析，再姥与需求谱络相结合，晕可以得到福结构的一用些重要的镇性态参数旋：如结构门的顶点位秩移（或总顿位移角）鲁、层间位要移角，结液构构件的裂变形、应摘力等；还杯可以得到史结构的开欧裂屈服记筐录等等。巴将这些性乳态参数与军结构在一虚定的性态乏水准下所剧要求的能狐力进行对驾比，从而孤可以估计柔结构在地后震作用下蛛是否满足虚一定的性政态要求。浸3嫩皱结构目标箭位移的确购定机本文采用还改进的能已力谱方法太，估计砌纵块结构在邻地震作用蹲下的目标雪位移。具吸体步骤如盈下脸：咐1岸）肯将捆Push拜ove耻r托分析得到属的能力曲倘线转化为歉能力谱曲猪线侦；茅2瞎）根据规谨范给出的秒弹性反应宇谱，由强奇度折合系睁数构造具与有不同延高性需求的酒非弹性需适求谱（折杠合系数采杨用膊Nass鱼ara追ndK姻rawi蜂nkle扇r练提出的方灭法惹,绍见誓[2银]窄），再将妥非弹性谱捡也转换为管谱加速铺度彼-征谱位移形呼式眨；撒3衬）将能力筑谱和需求腔谱画在同愚一个坐标钓中，求出恭各个交点狼所对应的律位移晴D岛，并计算末μ束=蛋D丢/勿D烟y蠢（青D代y隔为等冷效版SDO袋F抹体系的屈双服位移）崭。若计算闷得到的座μ毕值与某条挣需求谱曲越线的延性社需求临μ据值相等，语则能力谱除曲线与该约条需求谱跟曲线的交糖点所对应姿的位移即嗽为等效单心自由度体锅系的位移胶；巨4盒）将等效辨单自由度幕体系的位耗移转化成撕多自由度猴体系的目虫标位移。众4脱毁算例分析蚁本文选取千三栋典型坟混凝土砌显块结构为蝇算例，基鉴本情况如嗽下：但表猜2辆雪算例结构挡基本状况付结倒构蹲1怖结愤构尽2辆结泉构长3际层数父六层一个融单元习七层一个报单元袭八层奖承重体系像纵横墙承券重共纵横墙承碧重船横墙承重孕层高午（垦m杠m拜）派2800宇2800徐2800陶墙厚盛（播m装m孔）形190友190午190螺构造措施愧外墙转角挺、楼梯四异角及纵横紫墙交接处喂设置钢筋魂混凝土构旧造柱和芯勉柱，并在熟洞口两侧晴设置芯柱趴第竞1-路3瑞层在纵横蜂墙交接处得及每道横伍墙中间设觉置构造柱胀，很第锯4-罪7杯层仅在纵筐横墙交接回处设置构担造柱扛。怜纵横墙交蚁接处、外谊墙转角及稍楼梯间四眉角设置构奋造柱和芯五柱债构造柱、凳芯柱混凝丛土强度瓶C20病C20参C20窝构造柱纵敢向钢筋去4检Φ剧14义4缝Φ妖14暂4惩Φ敌14剖构造柱箍常筋善Φ俩6四Φ丙6好Φ悄6拉芯柱纵向远钢筋瑞Φ塔14腾——荐Φ犬14割砂浆强度捎植问丹规棵踪碑辰位忽悠盗挑蝶搞夫桃激犬礼绪美怕研痕谨井贸铜教滋院勇坟初杂牵倒谁M朝5燥（糠7-汉8驾层）脂抗震设防跳烈度映8槐7肾6旺本文采用臣静力非线鸟性分析方素法估计了啄结构在不妇同场地及娘不同地震腹烈度下结风构的反应晃。在对结夸构进行拣Push鼻over顾分析时，志选取了三寻种侧力分旅布模式：架ⅰ挥）均匀分叠布、牢ⅱ再）多项式罩分布宵和垮稀ⅲ所）倒三角患分布。嚼另外，我应们还对这应三栋砌块责结构进行哑了考虑多佣种因素的帮非线性动谜力时程分吵析，取得壶了不同场挽地、不同贡输入加速膀度峰值等绒条件下房庸屋的动力薪反应，以挖期与静力搞非线性分灶析结果进锡行对比。暖头衣限于篇幅中，本文仅物给出在罕继遇地震作饥用下三栋珠房屋横向扫的地震反费应对比结怕果。散4.1悼给能力曲线锤图病2五-磨图保4子分别为三堂栋房屋横出向用悼Push美over知分析和时灾程分析所垄得到的能宋力曲线。件在此需要苦说明，在慢计算能力有曲线时，街仍然采用汽第狗1领节给出的怕恢复力模南型，由于启结构承载虎力超过极怠限承载力剪以后，进崇入倒塌状朗态，此时朗结构设计柳是不允许屑的，因而讯给出的能破力曲线没息有考虑下泥降段。图2结构1能力曲线图2结构1能力曲线图3结构2能力曲线图3结构2能力曲线图4结构3能力曲线图4结构3能力曲线铜在故图倍2摘-贪图渗4山中，爸从慨Push悼over直分析得到循的能力曲钻线比较可寿以看出：州（谣1欺）驾责Push塌over室分析得到升的能力曲鸭线都是由聚具有两个邪明显转折白点的三段往直线所组维成，这两迟个转折点厚分别代表叶了结构轻滋微破坏特借征点和中剪等破坏特索征点。芳（拴2获）名撕采用不同尖的侧力分锣布模式所岛得到的结孕构能力曲盲线存在一初定的差异誉。在基底荣剪力相同静的情况下监，均匀分间布模式的葬顶点位移怎最小，多安项式分布蛙次之，倒魔三角分布球最大。咳将甘Push新over残分析结果矿和时程分还析的平均渡结果相比访较，还可猜以看出：血（女1掠）栗Push拳over牌分析得到淋的能力曲缝线一般都前在时程分氧析结果之属上。寒（常2堡）绍岗在多数情果况下，按贼倒三角分邻布巷Push断over伴分析得到晌的能力曲哪线和时程危分析结果颠较为接近余，多数情蜘况下均匀妈分布给出倒的能力曲束线为时程症分析结果览的上限。鉴4.2培巴结构的目慰标位移里在罕遇地霸震作用下数，采用不嗽同算法所奸得结构目话标位移如午表赤3蝴所示。从仪表可见，隐与时程分库析法相比统，用改进卸的能力谱国方法得出俩的结构目未标位移在洪多数情况弄下偏低。板表宋3抚哑采用不同查算法所得惠结构目标垄位移拌场地再类别愿顶点录位移及蒜偏差洽结梳构岂1毒结辉构妙2幸结晴构摸3肚蚀它伪行静力非线络性分析设糊龟形肝静力非线卖性分析厉干电橡瞒静力非线筝性分析盯均匀脊分布朗烛渗阵铃均匀王分布眠掏别绪放均匀焰分布酷汗惊鱼铜Ⅰ摘顶点位移阀（㎜）梯24.1伐19.3典21.1蜡23.1烦13.9且9.4索10.2归12.0梢18.8桂15.4志16.4赞17.7窄相对偏差传（乘%哈）搭-19.俯9顺-12.颜5觉-4.3胆-32.蚕9拼-26.笨6狮-13.睛4毁-18.齿0络-12.吩6穷-5.6秆6仆Ⅱ界顶点位移语（㎜）妙29.4脚19.9鸟23.1母26.5王17.1嫩9.4谨10.2闪12.9历30.1棵16.5模22.2抗24.5徐相对偏差臣（阁%骑）五-32.渔2过-21.使3涝-9.8畏-45.旁3捞-40.惹1论-24.豆9井-45.指2推-26.塌4扑-18.赴7球Ⅲ廉顶点位移畅（㎜）袍23.6缓19.9胃23.1监26.5窄11.7浅9.4控10.2宰12.9影23.9忧22.3翅24.1帖28.4希相对偏差徐（漆%动）学-15.冤6然-2.1窄12.2拆-20.吹1棉-12.退6惕10.1申-6.8栏1多0.67包18.4冒Ⅳ田顶点位移先（㎜）舟20.8两19.9踪23.1粮26.5垦14.9握9.4皆10.2呀12.9踢18.0筑22.3循24.1况28.4只相对偏差拉（善%粉）芦-4.4宜10.1裁27.2填-37.酒2旁-31.梦2尾-13.奔3萄23.9隙33.8观57.5胸4.3威妇层间位移吼角火在对结构验进行静力糊非线性分呆析时，得逐到了目标帖位移以后桶，将其作掏为控制量堵，即可确真定出结构丽的其它地考震反应量年和结构破绝坏的位置社。搭图抵5料-压图睛7投为在不同义场地条件厚下，三栋雀房屋横向距在罕遇地判震作用下葵结构各楼刷层的最大权层间位移堡角。从图帜中我们可医以看出，马对于结驰构塌1尺和结惜构叫3丧，底层的筒最大层间劈位移角最骡大。这是葵由于这两倾个规则结尸构沿高度抄方向的质成量和刚度烤分布比较庆均匀，因菜而底层的砖反应最大袭。对于结奶构芝2能，由于第叠四层构造鹿柱数量减第少，成为取薄弱层，膏所以该层冰反应最大课。胆在三种侧塌力分布中碎，倒三角谋分布多数骆情况下最羞大层间位板移角最大暗，均匀分必布给出的览最低。ⅠⅠ类场地Ⅱ类场地Ⅲ类场地Ⅳ类场地图5结构1静力非线性分析与时程分析得到的最大层间位移角Ⅰ类场地Ⅱ类场地Ⅲ类场地Ⅳ类场地图6结构2静力非线性分析与时程分析得到的最大层间位移角ⅠⅠ类场地Ⅱ类场地Ⅲ类场地Ⅳ类场地图7结构3静力非线性分析与时程分析得到的最大层间位移角趁4.4舌纺层间剪力捧图紧8稿-摘图妹1赚0称为在不同即场地条件梅下，三栋宫房屋横向红在相应于绣罕遇地震驳作用下结私构各楼层绸的最大层惧间剪力。稻从图中可棚见，不同康侧力分布厘模式进行萝静力非线视性分析得领到的最大拴层间剪力列沿高度分葵布有较明于显的差别煤。罕遇地六震下，倒宏三角分布续所得的最壁大层间剪维力最大，萍多项式分排布次之，冬均匀分布斜最小。ⅠⅠ类场地Ⅱ类场地Ⅲ类场地Ⅳ类场地图8结构1静力非线性与时程分析得到的最大层间剪力(a)(a)Ⅰ类场地Ⅱ类场地Ⅲ类场地Ⅳ类场地图9结构2静力非线性与时程分析得到的最大层间剪力Ⅰ类场地Ⅱ类场地Ⅲ类场地Ⅳ类场地图10结构3静力非线性与时程分析得到的最大层间剪力5结论敬本文对三央例典型混采凝土砌块孤结构进行杯了和静力餐非线性分锄析，得到刮了结构的壶能力曲线反、最大顶仰点位移、挪最大层间犬位移角和丝最大层间胜剪力等。娇将这些计盟算结果与扶非线性动房力时程分绳析结果进榜行对比，擦得到以下哗主要结论滥：闷（密1毙）能力曲均线的特征邮用三种侧蚀力分布进叫行爷Push谎over爸分析，所院得能力曲直线都是由阶具有两个碌明显转折悼点的三段燃直线所组雅成，这两望点分别代朽表了结构响轻微破坏块特征点和旺中等破坏卡特征点。高采用不同判的侧力分妈布模式所景得到的结算构能力曲案线存在一行定的差异副。在多数驰情况下，郊均匀分布亮给出的能告力曲线为住时程分析螺结果的上讨限，倒三引角分布与垄时程分析振结果最接灰近。颂（仍2植）目标位资移、铃最大层间皇位移角就、玉最大层间供剪力与时唱程分析结源果的比较革在多数情简况下，静娃力非线性桃分析方法拿给出的结谈构目标位比移、最大伞层间位移冠角和最大桐层间剪力删比时程分哪析结果偏感低。因此复，静力非母线性分析社作为一种猪近似方法犁，对砌块值结构抗震轮能力可能眼估计偏高菠。聚堡从结果对蹦比可以看狠出，三种咬侧力分布愈中，大多技数情况下虽，采用倒妻三角分布顺估计结构盈反应与时疮程分析结逃果偏差较斑小浓。秘抚（形3填）静力非程线性分析仙结果受结县构形式的区影响较大龙，如结查构迁2薯存在薄弱热层、结若构间3思的层数较处高，它们却与时程分少析结果的至偏差比结行构福1扔大坏。从参考文献豆[1]不袜熊立纹红获.纱偶多层混凝烘土砌块结哀构性态抗怪震研徒究址[D]亦.互中国地震包局工程力乳学研究所犹博士学位肤论文吸，候2004率.12规[2]旨Nass咱arA悦A,Os泥tera练as,进JDa系ndK绿rawi羞nkle捞r,H庭.Se允ismi裁cde爽sign狠bas器edo产nst汤reng俭tha勉ndd竭ucti纯lity孤dem察ands粗[A].轰Proc岩.!0网th呜Wor往ldC移onf.醉on烘Eart蹦hqua神keE行ngin蒜eeri大ng讽[C],小Mad滚ri,妥Span南,vo筋l.9窑pp.抱5861佩-586弊6,1芽992.痕[3]团经钱稼茹，索罗文抛斌隔.涂锦建筑结构腊基于位移万的抗震设逃计备[J].茎曲建筑结构周，筐200桐1区，垒3龙1擦（烤4横）典：膏3-6.蜘[4]奋匆王跃方，拌谷滨，李痛海惹江索.孤虚框架结构辞地震反艰应促Push齐-ove啦r胃研渐究毕[J].挂燥大连理工浊大学学报丽，此200热2倾，夸4凳2冶（苦6榴）先：跳709-钟713.杜[5]亲毯杨德建，对高永孚，须孙锦镖清等怎.茶覆构造尺柱更-毅芯柱体系象混凝土砌司块砌体抗映震性能试啦验研贡究腿[J].完堤建筑结构购学报筋，笨200凡0垫，剃2针1出（炉4阶）贷：聚22-2黑7.桐[6]那ATC-妈40.取Seis木mic狡Eval俯uati醋ona驰ndR垮etro球fit溉ofC导oncr求ete臭Buil俱ding敌s[R]