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。     

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。     

不同构造措施的砌体填充墙框架结构抗震性能试验研究

为研究设置拉结钢筋、构造柱、水平系梁等不同构造措施的砌体填充墙对框架结构抗震性能的影响,进行了4榀不同构造措施的砌体填充墙框架结构模型和1榀纯框架结构模型在低周反复荷载作用下的对比试验,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。结果表明：砌体填充墙有效地提高了框架结构的抗侧刚度和承载力,但具有不同构造措施的砌体填充墙框架结构的初始刚度和承载力基本相同;设置构造柱、水平系梁和同时设置构造柱和水平系梁的砌体填充墙框架结构的位移延性和耗能能力得到明显的改善,且其刚度退化较为缓慢。     

带竖缝砌体填充墙钢筋混凝土框架结构抗震性能试验研究

为了研究带竖向缝槽砌体填充墙对框架结构抗震性能的影响,开展了3榀带竖向缝槽砌体填充墙框架结构模型、1榀整体砌体填充墙框架结构模型和1榀纯框架结构模型在低周反复荷载作用下的对比试验。对比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。结果表明：砌体填充墙的存在显著提高了框架结构的抗侧刚度和水平承载力,砌体填充墙参与了结构的滞回耗能,砌体填充墙框架的累积耗能能力明显优于纯框架;在填充墙与框架柱间设置一定宽度的竖向缝槽,减少了两者间的相互作用,延缓了填充墙和框架梁、柱的开裂,其水平承载力介于纯框架和整体填充墙框架之间,但其延性和耗能能力得到了较大的改善;在填充墙中设置一定宽度的竖向缝槽形成带竖向缝槽砌体填充墙框架,其水平承载力介于纯框架和整体填充墙框架水平承载力之间,其极限位移角与纯框架的基本相同,具有较好的延性和耗能能力。     

CS墙板-RC框架对结构抗震性能影响的分析

我国现行抗震设计中填充墙对框架侧移刚度的影响只考虑对结构的周期进行了一定的折减,仍按纯框架验算,难以保证结构在地震中的抗震性能。钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板(CS墙板)是一种新型的墙体材料,与砖墙和砌体墙相比有很多优点。选用新型CS墙板作为填充墙材料,按规范设计框架结构算例,建立纯RC(钢筋混凝土)框架和CS墙板-RC框架结构的有限元模型,进行弹性分析,考察新型填充墙在弹性阶段对框架结构的刚度、内力和变形的影响。根据分析结果得出,CS墙板的刚度较大,与RC纯框架相比整个结构的自振周期减小很多;CS墙板分担了大部分水平剪力,结构水平位移减小,提高了结构整体的抗震性能。     

开洞砌体填充墙钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

为了研究砌体填充墙开洞率对钢筋混凝土框架抗震性能的影响,考虑了整体砌体填充墙和开洞砌体填充墙两种类型。进行了5榀缩尺比例为1/2单层单跨砌体填充墙框架结构模型在低周反复荷载作用下的对比试验,设计参数为填充墙开洞率及开洞位置。分析比较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、强度退化和耗能性能等抗震性能指标。试验结果表明:整体或局部砌体填充墙不同程度地提高了框架结构的初始刚度和极限承载能力,其提高程度与砌体填充墙的开洞率大小及其洞口的位置等有关。部分砌体填充墙高宽比越大,填充墙对框架结构的支撑作用减弱,其对结构的刚度和承载力的贡献随之降低。部分砌体填充墙能够提高框架结构的极限承载力和延性性能,实际工程中可采取设置部分砌体填充墙的措施来改善既有框架结构的抗震性能。     

带SBS层阻尼砌体填充墙钢筋混凝土框架结构抗震性能试验研究

针对阻尼砌体填充墙的砌体单元抗拉能力不足及预留缝隙不便于建筑使用的问题,提出改进的墙体构造措施,并制作2榀阻尼砌体填充墙框架试件,对其进行拟静力试验,研究阻尼砌体填充墙框架结构的抗震性能。试验结果表明:拉结筋通长布置的构造措施可有效解决砌体单元抗拉能力不足的问题;在克服了砌体单元的拉裂破坏后,阻尼砌体填充墙的耗能效果显著提高,阻尼砌体填充墙框架结构的承载力衰减更慢,滞回曲线更饱满,耗能能力更强,等效黏滞阻尼系数达到0.12以上;用M1.5砂浆和用发酵聚氨酯填缝的构造措施都是可行的,可确保阻尼砌体填充墙率先耗能、发挥保护主体框架的作用,明显提高阻尼砌体填充墙早期对框架的刚度贡献,同时保留阻尼砌体填充墙不过强约束框架变形、不改变框架结构的延性破坏模式、不造成框架结构延性变差的良好性能;填缝后,阻尼砌体填充墙框架结构的初始抗侧刚度明显提高,位移延性系数在6.0以上,极限层间位移角在1/40以上,可以满足结构在大震下的弹塑性变形要求。     

钢筋混凝土框架填充墙结构抗震性能分析

针对砌体填充墙框架结构在地震作用下的受力特点,结合汶川地震,分析了填充墙框架结构产生震害的主要原因。建立了填充墙简化分析的等效双压杆模型。着重研究了地震荷载作用下,填充墙对框架性能的影响。结果表明,砌体填充墙对提高结构的抗侧刚度和强度有一定的作用,改变了框架结构塑性铰的分布和发展水平。同时也表明,砌体填充墙在地震作用时有一定的耗能能力。     

带架空层框架阻尼填充墙结构抗震性能研究

为研究阻尼填充墙在带架空层框架结构中的减震效果,设计架空层位置不同的3栋阻尼填充墙框架结构及相应的带架空层普通填充墙框架结构,采用PERFORM-3D对其进行了罕遇地震下的弹塑性时程分析。分析结果表明:阻尼填充墙对结构的刚度效应小,其在结构中沿竖向不连续布置所引起的上下相邻楼层刚度突变不明显;阻尼填充墙在底层、中间层或顶层架空框架结构均可发挥较好的减震效果,能有效解决楼层架空造成结构在地震中发生薄弱层破坏的问题;阻尼填充墙可耗散输入结构的部分地震能量,减轻结构构件在地震中的破坏,起到保护主体结构的作用。     

填充墙对底框砌体房屋抗侧刚度的影响

研究填充墙对底框砌体房屋抗侧刚度的影响,完善此类结构的抗震设计方法.采用ABAQUS有限元分析软件,对一榀单跨的6层底部框架进行分析,考虑未设置填充墙,设置完全填充墙,设置半高、半跨填充墙的4种情况,并探讨了地震强度对过渡层与底框层刚度和刚度比的影响.设置填充墙后,底框层刚度有较大增长,根据填充墙形式不同,增长幅度从2.0到9.3倍之间.填充墙对底框砌体房屋过渡层与底框层的刚度比有较大影响,随着地震强度的不断增大,此刚度比逐渐减小.     

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。     

填充墙不规则布置对RC框架抗震性能影响试验研究

进行3榀单层两跨填充墙RC框架结构试件在水平往复荷载作用下的抗震性能试验,重点研究砌体填充墙及其布置形式对框架结构抗震性能的影响。填砌方式包括两跨均半高填砌和仅一跨全高填砌两种。通过试验结果对各试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化、强度退化和耗能性能等抗震性能指标进行分析。试验结果表明:①填充墙对框架具有明显的刚度效应,其存在较大地提高了框架结构的抗侧刚度和水平承载力;②填充墙对框架柱具有明显约束效应,其存在和布置方式对框架结构的破坏形态具有明显影响,带填充墙的框架柱最终均发生剪切破坏;③两跨均半高填砌的框架结构由于填充墙的约束效应,柱均发生"短柱"破坏,其延性和耗能能力均比对比框架差;④仅一跨全高填砌填充墙的框架,其填充墙的破损过程参与了框架结构的滞回耗能,虽然最终在填砌跨柱发生剪切破坏,仍具有较好的抗震性能。研究结果可为考虑填充墙和框架共同作用的弹塑性地震反应分析提供参考。     

空腔砌体复合填充墙钢框架结构极限承载能力试验研究

完成了模型率为1∶2的一榀纯钢框架和一榀1∶2空腔砌体复合填充墙钢框架试件的低周往复加载试验。详细地描述了钢框架结构和空腔砌体复合填充墙钢框架结构在低周往复加载作用下的破坏过程,分析了其在低周往复加载作用下的破坏形态、刚度退化、滞回性能和耗能能力等特性,结果显示空腔砌体复合填充墙钢框架结构比一般普通钢框架结构抗侧力性能好,耗能能力强。探讨了影响空腔砌体复合填充墙钢框架结构承载力的主要因素,并提出了改进措施。提出了空腔砌体复合填充墙钢框架结构的极限承载力计算公式,及其设计方法。该研究成果可为空腔砌体复合填充墙钢框架抗震设计提供依据。     

底层大空间-单跨框架学校建筑的抗震加固分析与设计

国内城镇原来的中小学教学楼多采用底层大空间-单跨框架结构,由于单跨框架结构的抗震性能较差,加之设计时未考虑上部楼层填充墙的刚度影响,地震时结构底层往往发生严重的破坏现象。针对该类型结构对填充墙的影响进行了讨论,给出了在刚性连接中相同条件的填充墙换算钢筋混凝土剪力墙的估算方法。结合某工程案例,通过MIDAS/Gen分析了不考虑和考虑填充墙贡献两种情况下结构的侧向刚度和自振周期等结构特性,针对性地提出增设钢筋混凝土剪力墙的加固方案,利用刚度差反算所需要增加的剪力墙用量,加固效果较为良好。     

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。     

砌体填充墙对RC框架结构抗震性能影响的研究

砌体填充墙作为改变结构受力性能的关键因素,其对框架结构的抗震能力乃至建筑物的安全稳定有着至关重要的作用。围绕砌体填充墙对RC框架结构抗震性能的影响,介绍了砌体填充墙RC框架结构的受力过程和破坏模式,从水平承载力、刚度效应和变形能力三个方面对国内外研究成果展开了分析总结,并根据当前研究现状对框架结构未来的发展方向进行了展望。     

钢筋混凝土框架结构竖向不规则参数的概率评估

采用蒙特卡罗模拟方法分析钢筋混凝土(RC)框架结构竖向不规则参数的抗震控制效果。以底层和中间层竖向楼层承载力和刚度不规则的5层和10层RC框架结构为分析对象,考虑地震动输入的随机性,通过非线性动力时程分析确定结构的最大层间位移角,并分析其随竖向不规则系数变化的规律和超越极限状态水准的失效概率。分析结果表明：楼层竖向承载力和刚度不规则对结构最大层间位移角的影响较大,最大层间位移角随竖向不规则系数的减小而增大,底层不规则较中间层不规则的影响大,承载力不规则较刚度不规则的影响大;竖向不规则对结构地震反应超越极限状态水准的失效概率有显著的影响,失效概率随竖向不规则系数的减小而增大,竖向不规则系数越小失效概率越大;承载力不规则系数为0.7和刚度不规则系数为0.8可作为竖向不规则参数的抗震控制点。     

现浇构造柱对砌体填充墙钢框架抗震性能影响

为了研究现浇构造柱对框架结构砌体填充墙的抗震性能的影响,对三榀足尺单层单跨框架结构开展了拟静力试验,总结了水平荷载作用下不同框架结构的填充墙的裂缝萌生、扩展规律,分析了各框架结构的滞回曲线、耗能特性和刚度特性。研究表明：现浇构造柱改变砌体填充墙的裂缝发展模式,无构造柱砌体填充墙破坏以水平滑移裂缝为主,现浇构造柱砌体填充墙“X”形剪切裂缝为主;相对于无构造柱砌体填充墙,现浇构造柱填充墙框架结构屈服荷载提升70.18%,屈服位移提前34.17%,最大刚度提高1.48倍;填充墙的存在显著增强了框架的耗能能力,构造柱对砌块填充墙的等效黏滞阻尼比影响不明显,对累计耗能能力影响显著。根据填充墙体的对角撑杆效应,建立了现浇构造柱填充墙框架简化力学模型,提出考虑构造柱对墙体承载能力影响的框架填充墙侧向刚度计算公式,基于模型试验结果验证了其科学合理性。     

小开洞砌体墙抗震性能研究

为研究小开洞砌体墙的抗震性能,设计了3片小开洞砌体墙试件和1片无洞口砌体墙试件,并进行了低周往复加载试验;介绍了砌体墙试件的主要破坏过程及破坏机理,对比分析了各片砌体墙承载力、抗侧刚度及延性等抗震性能差异;基于试验建立有限元模型,研究了开洞率及洞口位置对砌体墙抗震性能的影响。结果表明：小开洞砌体墙破坏机理较实体墙发生了显著改变,无洞口墙表现为明显的转动破坏特征,小开洞墙主要表现为典型的脆性剪切破坏;开单个小洞口会削弱砌体墙的水平承载力和抗侧刚度,大幅降低墙体的延性;增加洞口数量或高度可适当提高小开洞砌体墙的抗震性能;随着开洞率的增大,墙体承载力和初始刚度逐渐下降,延性性能表现为先降低后提高的趋势;竖直方向上,洞口越往下,墙体抗震性能越差,水平方向上,洞口宜居中布置。     

填充墙对混凝土框架结构抗震性能影响的静力弹塑性分析

采用三支杆模型建立了填充墙框架结构的力学模型,分别对两类填充墙框架结构和纯框架结构进行了两种常规侧向力加载模式下的静力弹塑性分析,研究了结构的基底剪力-顶点位移关系曲线、性能点处结构的层位移和层间位移角以及塑性铰的发展情况.计算结果表明,填充墙的加入使结构抗侧移能力和承担的剪力显著增大,填充墙的不合理布设使结构出现薄弱层,易导致结构整体倒塌.在结构抗震设计中,应考虑填充墙与框架结构协同工作.