填充墙对框架结构抗震性能影响分析

在对汶川地震房屋调查分析基础上,对带填充墙的框架结构进行分析,研究其对结构抗震性能的影响。主要考虑填充墙材料、位置、数量等影响因素,建立29个10层框架结构模型,采用有限元软件,分析Taft波作用下结构的地震反应。结果表明:由填充墙布置造成的"薄弱层"在结构底层时,对结构地震反应影响最大,中间层次之,顶层最小;填充墙分别采用标准砖、空心砖、加气混凝土砌块时,"薄弱层"刚度突变的影响逐渐减小,但不宜忽略不计;某层填充墙截面面积与其相邻上层填充墙截面面积之比γw≤45%时,须将该层视为薄弱层,实际设计过程中建议γw取60%;根据研究,给出考虑填充墙影响的框架结构自振周期及抗侧刚度计算模型。     

砌体填充钢筋混凝土框架抗震性能分析

为揭示砌体填充墙-框架协同工作机理,考虑填充墙砌体材料、填充墙数量及填充墙布设形式,采用ABAQUS有限元分析软件建立了12个结构模型,进行了模态分析和动力时程分析。分析结果表明,填充框架结构在缺失填充墙楼层形成薄弱层,底层缺失填充墙对结构抗震最不利;框架结构填充墙布设数量越少、砌体弹性模量越小以及填充墙布设相对越接近结构顶层,填充墙框架结构的抗侧刚度越小;结构底层均匀、分散、对称布置填充墙,布设数量越多对结构抗震越有利;对于底层有较大空间使用需求的框架结构,建议布设一定数量强度和刚度均较大的填充墙,以保证底部楼层有足够的抗侧刚度。     

多层砌体填充墙框架结构抗震性能试验研究

为了研究砌体填充墙沿框架层不连续布置对框架结构抗震性能的影响,进行了3榀两层单跨砌体填充墙框架结构模型、1榀单层单跨砌体填充墙框架结构模型、1榀两层单跨框架结构模型和1榀单层单跨框架结构模型的对比试验,分析了各试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化、承载力退化和耗能性能等抗震性能指标。结果表明：无论是单层单跨还是两层单跨的砌体填充墙框架结构,其水平峰值荷载和初始刚度比相应的纯框架结构均有较大幅度的提高,且其刚度退化程度比相应纯框架结构要缓慢;砌体填充墙的存在提高了框架结构的抗侧刚度和水平峰值荷载,使框架结构的变形由剪切型逐渐转变为弯剪型;砌体填充墙参与了结构的滞回耗能,填充墙框架的位移延性和累积耗能能力明显优于框架;砌体填充墙沿框架层不连续布置会引起框架结构层间侧移刚度和层间受剪承载力发生突变,影响框架结构的破坏形态,但由于砌体填充墙参与了框架结构的滞回耗能,故其仍具有较好的抗震性能。     

底部边界约束对填充墙RC框架结构抗侧性能影响的非线性仿真分析

底部边界约束对填充墙RC框架结构抗侧性能影响明显,考虑底部约束效应,合理计算填充墙框架结构侧移刚度及其水平抗力的设计方法亟待形成。采用ANSYS程序对3个单层单跨填充墙框架模型进行非线性仿真分析并与其试验结果对比验证之后,建立了3个单层单跨和3个两层单跨不同开洞率的填充墙框架结构模型,模拟分析了底部边界约束对填充墙RC框架结构抗侧性能的影响,得出了底部构件越刚,墙体所受约束更强,墙体受力区域及其传力路径越优,结构抗侧承载力及侧移刚度越大等结论。     

框架结构中填充墙对结构抗震性能影响

对框架结构做力学模型分析时,把填充墙作为一种均布荷载来考虑是欠妥的。以填充墙与框架结构共同作用为机理,给出了框架填充墙结构的力学模型,分析了框架填充墙结构体系的层间侧移刚度,探讨填充墙对框架结构的不利影响。     

填充墙对钢框架结构抗震性能影响分析

为了探究地震作用下填充墙对主体结构的影响,分别建立了纯框架及含填充墙框架结构模型,对两种结构进行了pushover分析及IDA(增量动力分析),并探究了在小震、中震、大震作用下填充墙对结构破坏模式的影响。结果表明:填充墙提高了结构抗侧刚度,提升了结构承载力;随着地震动的加强填充墙对结构抗震性能的影响愈加显著,在强震下,填充墙可能改变结构的破坏模式,形成首层薄弱的破坏模式。     

阻尼砌体填充墙框架结构抗震性能试验研究

通过对阻尼砌体填充墙框架、空框架和普通砌体填充墙框架的低周反复加载试验,对比研究阻尼砌体填充墙框架结构的滞回性能、承载能力、变形能力、延性、刚度退化、耗能性能和破坏特征等。结果表明：阻尼砌体填充墙通过砌体单元往复剪切阻尼层参与结构的滞回耗能,具有良好的耗能效果,阻尼砌体填充墙框架结构滞回曲线饱满,耗能能力强,等效黏滞阻尼系数在0.1以上;阻尼砌体填充墙能为框架提供一定的抗侧力和抗侧刚度,但其对框架提供的抗侧刚度和约束效应较普通砌体填充墙大为削弱,避免了框架柱产生剪切破坏;阻尼砌体填充墙框架结构的承载力衰减速率和刚度退化速率明显较普通填充墙框架结构缓慢,极限层间位移角与空框架的基本相同,具有良好的延性和变形能力。     

地震灾害作用下框架填充墙变形设计分析

框架结构设计中,一般都是将填充墙作为恒载作用于结构上,致使填充墙结构产生了竖向刚度不均匀和不连续现象。设计时通常将框架自身产生的扭转效应忽略,夸大框架梁的计算内力而将框架设计成强梁弱柱型结构,从而导致了地震中大量框架结构呈强梁弱柱型破坏。今以地震灾害区某框架楼为例,采用考虑填充墙和不考虑填充墙影响的两种力学模型,比较两种模型在地震作用下的刚度、侧移。结果表明,无填充墙模型高估了结构侧移,低估了结构的水平剪力,掩盖了由于填充墙而导致的薄弱层事实,致使按照无填充墙模型设计的结构在地震中一层严重破坏。研究借助模型数据分析,提出了框架填充墙设计及施工中应注意的事项。     

带填充墙框架的抗震性能分析及设计

总结了设计有填充墙的框架结构时常见的问题,分析了框架结构中填充墙对结构刚度和承载力的影响,指出设计中应合理布置填充墙,避免出现软弱层或薄弱部位,减少对结构产生的不利影响。     

多遇地震下填充墙侧向刚度对RC框架结构抗震性能的影响

目前,我国RC框架结构抗震设计通常采用纯框架模型:将填充墙作为非结构构件,不考虑其抗侧力作用仅将墙体重量当作外荷载加到计算模型上,通过减小结构自振周期考虑填充墙对结构整体刚度增大作用。然而,多遇地震下填充墙具有一定的抗侧刚度,在其影响下纯框架计算模型是否合理有待商榷。针对该问题,建立考虑填充墙布置的RC框架结构计算模型,并进行线性动力时程分析。对计算结果进行分析表明:当填充墙均匀布置时,从框架部分承担水平地震作用力方面考虑纯框架模型是合理的,而从框架柱轴压力方面考虑又是不合理的;当填充墙不均匀布置时,结构抗震性能的各个指标均有很大的不同,纯框架模型是不合理的。     

带构造柱组合砖墙出平面偏心受压性能及设计方法

为研究带构造柱组合砖墙出平面偏心受压性能, 设计7个空间模型并对其进行静力加载试验。模型均由2片带构造柱组合砖墙及连接两片墙中部构造柱的加载梁和连接两端部构造柱的横向圈梁组成,在一定程度反映实际工程的空间作用。模型试验过程显示,随荷载增大逐步使梁跨中截面开裂、塑性铰出现、挠度剧增,迫使梁柱节点转动,以致构造柱连同墙体因偏心受压而开裂、屈服并出现塑性铰,圈梁扭矩裂缝与墙体斜裂缝贯通,组合墙显著外突而破坏。研究结果表明：上部结构的约束、轴压比的增大及偏心距的减小有利于柱、圈梁和砌体墙共同工作性能的发挥;沿墙长方向截面应力的传递和重分布十分明显,表现出构造柱与砖墙的较强协同工作能力;在梁、柱、墙和圈梁截面刚度、构造柱间距和材料强度等诸多因素中,梁刚度是控制模型极限承载力的主要因素。最后提出了关于带构造柱组合砖墙出平面偏心受压时的设计方法,即将组合墙简化为柱、将楼（屋）盖梁简化为横梁的组合框架模型进行内力分析和正截面承载力计算。该设计方法采用与现行砌体规范关于钢筋混凝土（或砂浆）面层的组合墙承载力计算公式相同的模式,但对计算单元与组合框架柱截面宽度、压区钢筋与砌体强度的取值方法等做了新的界定。本研究可为砌体结构设计规范的补充完善提供试验和理论依据。     

底部框架-抗震墙砖房框剪层抗震墙数量的合理确定

根据已有研究成果提出的砖混过渡层与相邻框剪层的侧移刚度比限值及《建筑抗震设计规范》(GB5 0 0 11)规定的楼层侧移刚度比、层间弹性和弹塑性位移、抗震墙最小厚度、抗震横墙最大间距等限值 ,探讨了底部框架砖房框剪层抗震墙的合理数量范围 ,并从实用出发 ,提出了抗震墙数量可采用两重或三重约束的简化方法确定。     

钢板带加固砖填充墙RC框架抗震性能试验研究

为研究钢板带加固砖填充墙RC框架的抗震性能,设计了缩尺单层单跨的纯RC框架1个、砖填充墙RC框架1个以及钢板带加固砖填充墙RC框架2个,考虑砂浆强度的影响,并对钢板带施加一定的预应力。基于低周往复荷载试验,对比分析了不同类型框架的破坏过程、滞回曲线、骨架曲线、刚度、延性和耗能能力。结果表明：钢板带加固砖填充墙RC框架可提高其承载力与耗能能力,但位移延性系数略有下降;钢板带加固基本不影响砖镇充墙RC框架的初始抗侧刚度,但是在层间位移角为1/100~1/50时,割线刚度可以提高24.6%~31.9%;螺栓孔对水平灰缝的削弱会影响填充墙的破坏形态;砂浆强度的提高会增加钢板带加固砖填充墙RC框架的初始抗侧刚度、峰值荷载与耗能能力。此外,提出了预应力钢板带加固砖填充墙RC框架的水平承载力计算方法,具有较好的预测精度。     

周期折减系数合理取值的探讨

周期折减系数对结构的地震作用有明显影响,但目前只有已经淘汰的实心砖填充墙的取值,没有加气混凝土砌块、混凝土空心砌块和粘土砖空心砌块填充墙的取值。通过计算得出各类墙体的刚度和实心砖墙刚度的比值,根据填充墙刚度和结构自振周期的关系,给出了各类墙体的周期折减系数,可供工程设计参考。     

底部抗震墙砌体房屋竖向不规则问题的探讨

介绍了底部抗震墙砌体房屋的抗震性能,并从底部抗震墙砌体房屋侧移刚度比的控制、底层框架抗震墙砌体房屋各层抗震能力的匹配、过渡楼层的抗震能力的适当加强等方面阐述了竖向不规则的解决问题,以保证底部抗震墙砌体房屋的安全。     

带洞砖墙侧移刚度计算的等效单杆法

洞砖墙侧移刚度用于房屋的抗震计算，本文对多层砖房的上、下两端按固定考虑的层间墙体的侧移刚度提出等效单杆法进行计算，并得出水平地震剪力在墙体中各墙肢间的分配系数。本文方法应用比较简便，计算结果相当可靠。     

水平地震作用下转换层上、下结构侧向刚度比对框支剪力墙结构抗震性能的影响

针对不同的转换层上、下结构侧向刚度比γ,采用有限元软件ANSYS对转换层设在第1层的14层框支剪力墙结构在水平地震作用下的抗震性能进行了计算分析。研究了水平地震作用下转换层上、下结构侧向刚度比对框支剪力墙结构抗震性能的影响,并对加强落地剪力墙和减少转换层上部剪力墙对框支剪力墙结构抗震性能的影响进行了比较分析。     

叠合式墙板横、竖向连接传力性能的试验研究

新型混凝土叠合式墙板与周边构件的横向、竖向连接处,由于其有效截面面积较小,会对墙板的承载力和变形性能产生影响。为此,对横向连接处为插筋构造、竖向连接处分别为暗柱和水平筋构造的2片混凝土叠合式墙板进行水平低周反复加载试验,分析结构的破坏形态、延性、刚度、耗能等,并与普通钢筋混凝土墙板做对比。研究结果表明,横向和竖向连接对构件的承载力影响较小,但横向连接会降低墙板的整体变形性能。     

拉压变轴力下小剪跨比预应力混凝土墙往复受剪试验研究

为了研究预应力混凝土（PC）剪力墙的抗震性能,提出剪力墙在拉压变轴力作用下的水平往复加载试验加载制度,完成3片剪跨比为1.0的预应力混凝土墙在恒定轴拉力、恒定轴压力和拉压变轴力作用下的水平往复加载试验,研究其破坏模式、滞回性能、承载力、变形能力、刚度和残余裂缝宽度,并与型钢混凝土（SRC）墙和普通RC墙的抗震性能进行了对比。试验结果表明：恒定轴拉力试验中,预应力混凝土墙发生了腹板剪切破坏;恒定轴力试验中墙体发生了斜压破坏;拉压变轴力试验中,墙体在压剪方向加载时发生剪压破坏。拉压变轴力加载导致预应力混凝土墙拉剪和压剪承载力分别降低了18.7%和10.5%。预应力混凝土墙在恒定轴拉力和拉压变轴力作用下的极限位移角为1.2%~1.6%,变形能力大于JGJ 3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》规定的弹塑性位移角限值(1/100);恒定轴压力试验中水平峰值荷载超过了墙体截面受剪承载力限值,出现斜压破坏,极限位移角仅为0.6%。预应力混凝土墙试件与SRC墙试件的刚度、承载力和变形能力接近,前者的残余裂缝宽度小于后者的,表现出更好的震后可修复性。由于预应力有效抑制了墙体水平贯通裂缝的形成、防止出现沿水平裂面的滑移破坏,因此在较大轴拉力水平时预应力混凝土墙比普通RC墙的抗侧刚度和承载能力均显著提高。总体来看,预应力混凝土墙抗震性能优良,是一种改善高层建筑中受拉剪力墙抗震性能的有效手段。     

砖土混合结构抗震加固振动台试验研究

针对我国西北农村地区砖土混合结构抗震性能差的问题,提出设置“弱框架”的加固方法,主要包括在土坯墙关键受力部位内外开槽,对称配置水平与竖向砂浆配筋带加固;角钢-砂浆面层加固四角承重砖柱;木屋盖与墙体顶部后设的砂浆配筋带通过粗铁丝可靠拉结。通过对1/2缩尺模型进行加固及振动台试验,分析其地震反应及损伤情况以验证上述加固措施的有效性。结果表明：9度罕遇地震烈度下,模型仍表现出足够的承载力和变形能力;模型X、Y向刚度下降达到67.72%和77.77%,加固措施有效;模型墙顶X、Y向最大位移角达到1/22、1/19,房屋结构延性得到改善,增强了罕遇地震下结构的抗倒塌性能。