原创《砌体结构受爆破地震波作用破坏特征》：这篇砌体结构论文范文为免费优秀学术论文范文,可用于相关写作参考。
摘 要：在建筑物附近进行爆破作业产生的爆破振动,会引起结构一定程度的损伤,对结构的安全性和耐久性产生影响.根据现场工程情况,采用有限元软件ANSYS建立砌体结构的计算模型,对爆破地震波作用下其受力和变形进行数值模拟分析.研究表明,爆破地震波作用时,房屋门、窗户的四角部位和墙角等是易产生应力集中和破坏的关键部位；结构对爆破振动的响应程度随着结构物高度的增加而增大；砌体结构设计施工和在砌体结构附近进行爆破作业时,应采取相应减振措施,以降低爆破振动的危害.
关键词：砌体结构；爆破地震波；破坏特征
中图分类号：TU311.3 文献标志码：A
文章编号：1672-1098（2014）01-0001-05
爆破技术广泛应用于城市改建、基坑开挖、矿山开采、隧道施工等众多领域,在施工快速、便捷、经济的同时,也带来了一些负面效应,爆破振动便是其中之一,也是爆破公害之首.在抗震性能较差的建筑（如砌体结构）周围进行爆破作业时,若振动强度较大,爆破地震波会引起结构不同程度的损伤,对建筑物的耐久性和安全性将产生影响.目前较多研究的是通过对爆破时建筑物的振动进行监测分析,而对爆破振动引起建筑物变形破坏的研究很少见到报道.文献[1]研究了露天矿山爆破对混凝土工程的振动影响,通过对某围垦工程拟建混凝土结构水闸附近的采石场爆破振动监测分析,根据各测点峰值振动速度和主振频率及其变化规律,评价了爆破振动对水闸工程的影响；文献[2]对爆破振动荷载作用下3～4层房屋结构响应测试分析,获得了爆破振动荷载作用下房屋各层结构的响应特性规律；文献[3]对近建筑物基坑岩石松动爆破振动进行了监测分析,得到爆破场地松动爆破地震波的传播规律,给出了施工最大一次同段起爆药量；文献[4]研究了建筑物对爆破振动中不同频率能量成分的响应特征,结果表明：建（构）筑物对于爆破振动中的不同频率能量成分存在明显的选择放大效应.在爆破地震中,与结构固有频率相一致的能量成分将被最大程度的放大.
文献[5]以某露天矿境界边坡近坡肩的1栋3层框架结构建筑为研究对象,建立了频繁爆破震动作用下钢筋混凝土构件和整体结构的疲劳损伤模型,研究了频繁爆破震动作用下,结构位移、应力,刚度变化的规律.文献[6]在分析建筑结构的爆破地震安全判据的不足和爆破地震与天然地震的特点的基础上,研究了爆破参量对爆破地震波反应谱的影响和爆破地震频率对建筑结构破坏的影响.鉴于此,本文借助有限元ANSYS软件,对砌体结构房屋在近距离爆破振动作用下的受力、变形进行模拟分析,探讨砌体结构在爆破振动作用下易发生变形破坏的关键部位,为砌体结构的抗震设计、施工提供有益参考.
1计算模型与参数
11单元模型
为了更好地反映爆破动载作用下砌体结构的变形、破坏特征,采用三维有限元模型进行计算,并作以下2个假设：
1） 砌体本身是单相均质且各向同性材料.因砌体力学性能有较大的差异,一般认为砌体是一种两相材料,即一种弹块体（包括砖或混凝土砌块）嵌入非弹性的灰浆基体的材料.两相非均质有限元模型已被一些学者所采用[7].但,此类模型将使问题复杂化,故一些学者建议采用均质单相材料模型[8]；
2） 楼板在其自身平面内无限刚度.
根据假设, 采用有限元软件ANSYS建立两层砌体结构房屋的模型, 分析其在爆破地震波作用下的响应特征. 模型中材料的力学参数如表1所示.
12计算模型建立
用来计算的砌体建筑物尺寸：房间宽33 m,共3间,进深6 m,每层高度33 m,2层；窗户高度为12 m,宽为09 m,窗台离地面为12 m,门洞宽176 m.模型结构平面图、建立的计算模型和网格划分如图1～图2所示.
图1结构平面图（mm）
图2模型与网格划分
2计算结果及分析
21自身重力下受力特征
自然情况下,砌体建筑物都受自身重力的作用,故在模态分析前,先求解其在自身重力作用下的应力和变形特征.计算时,先加约束边界条件,然后施加重力,得到自然状态下结构受力和变形特征（见图3～图4）.可见,在自然重力下,砌体结构X方向的应力与应变最大值均在中间横墙顶部位置,最大应力0645 MPa,最大变形0179 mm.
图3静力时结构X方向应力图
图4静力时结构X方向位移图
22振动作用下结构的受力特征
建立在静力分析的基础上,爆破振动作用下砌体结构的受力特征采用模态分析；以分析和确定结构的振动特性,即结构的固有频率和模态（振型）,它们是承受动态荷载结构设计的重要参数,也是瞬态动力分析的基础.ANSYS的模态分析是一个线性分析,它提供了7中模态分析方法,本文选用子空间法（Subspace）,得到了结构的固有频率和振型.模拟计算时选用了6振型,其中第一、二、六阶振型的位移和应力云图如图5～图8所示.
图5第一阶振型
图6第二阶振型
图7第三阶振型
图8第六阶振型
为了确定砌体结构对爆破动载的动力响应情况,计算采用谱分析代替时间-历程分析,就是将模态分析结果与一个己知的谱联系起来计算振型的位移和应力.传统的谱分析方法多将测试得到的振幅-时间曲线进行傅里叶变换（FFT变换）,然后作为荷载输入计算,这种方法没有考虑结构本身的特点.故,本文计算时采用现场测试得到的反应谱,并结合第一阶振型进行分析,得到的位移与应力云图如图9～图12所示.
图9第一阶振型X方向位移云图
图10第一阶振Y方向位移云图
图11第一阶振型Z方向位移云图
图12第1阶振方向水平应力云图
23结果分析
砌体结构论文参考资料：
结论：砌体结构受爆破地震波作用破坏特征为关于本文可作为相关专业砌体结构论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文砌体结构论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
