考虑砌体填充墙作用的框架结构动力弹塑性分析

采用YJK软件考虑砌块填充墙的刚度作用,在Perform–3d中利用等效斜压杆模型模拟填充墙的作用,通过优化等效斜撑的参数,使Perform–3d计算的主要周期与YJK计算的周期基本一致,然后利用Perform–3d进行罕遇地震下的动力弹塑性分析,采用不设置砌体填充墙的钢筋混凝土框架作为对比模型,两者在罕遇地震作用下的动力弹塑性分析表明,砌体填充墙在罕遇地震作用下能耗散一部分能量,设置砌体填充墙的钢筋混凝土框架在罕遇地震作用下的弹塑性层间位移角明显减小,其所吸收的地震作用较纯框架结构明显增大,实际工程中应特别注重砌体填充墙的构造连接。在充分利用砌体填充墙有利作用的前提下,合理控制框架结构的强度和刚度,尽量延缓钢筋混凝土框架结构强度和刚度退化的剧烈程度。     

浅析减轻地震作用下框架结构填充墙破坏的施工方法

地震作用对框架结构填充墙破坏明显,文章具体阐述了为防止和减轻地震破坏,设置砌体不同长度拉结筋、框架结构与砌体填充墙采用柔性连接的施工方法。     

考虑填充墙影响的教学楼框架结构推覆分析

针对砌体填充墙框架结构在地震作用的下的受力特点,分析了填充墙RC框架结构产生震害的主要原因。建立填充墙简化分析的等效斜撑模型,利用SAP2000有限元分析软件进行填充墙框架结构教学楼的地震反应推覆分析。侧向加载模式分别采用振型荷载模式和均布荷载模式,主要考察填充墙对典型RC框架结构教学楼在大震作用下抗震性能的影响。分析结果表明:在大震作用下,结构达到能力谱方法确定的性能点时,按现行规范设计的框架结构教学楼的层间弹塑性变形能够满足规范要求。但填充墙的影响改变了框架结构塑性铰的分布和发展水平,尤其半高填充墙对框架柱的约束使得底层框柱可能发生剪切破坏,使结构在大震下倒塌的危险性增大。研究结果可为此类结构在大震作用下的抗震性能评价及抗震加固提供参考。     

抗震设计中填充墙对框架结构的影响

框架结构作为一种应用广泛的结构体系,在工民建工程中发挥着重大的作用。但是由于计算理论不成熟以及相关研究的缺乏,导致结构设计中对填充墙在框架结构抗震设计中的作用认识不足。本文针对砌体填充墙框架结构在地震作用下的受力特点,总结地震作用下填充墙框架结构的破坏形式,提出填充墙框架结构的抗震性能水平划分方法,根据该结构在不同工作阶段的特点和变形特征提出具体量化的性能指标。     

设置填充墙的框架结构试验研究与模拟分析

通过一幢20世纪70年代末建于8度地震设防区的砌体填充墙框架结构的模拟地震振动台试验,得到其破坏形态与过程,并与有限元分析进行对比。利用获得的较准确的有限元模型,进一步分析纯框架结构、设有砌体填充墙框架结构、设有钢筋混凝土填充墙框架结构在不同地震作用下的位移、层间位移角、层剪力等参数。结果表明:均匀填充少量砌体墙后,结构动力响应与纯框架结构较为接近,可在计算中忽略砌体墙的影响;填充少量钢筋混凝土墙后,结构自振周期明显缩短,结构位移响应减小,钢筋混凝土填充墙的影响不可忽略;合理增设钢筋混凝土填充墙是框架结构抗震加固有效方法之一。     

皮山地震中框架结构填充墙的震害分析

皮山地震发生后,框架结构的填充墙开裂严重,震害明显。分析了震害的特点和原因,对比计算不同砌体材料、砂浆等级和有无构造柱的填充墙的抗震受剪承载力,以嵌砌于一榀框架内的填充墙为例,计算分析表明此次皮山地震作用下框架层间位移在填充墙面内产生的内力超过了墙体自身的抗震受剪承载力,基于此并结合皮山地震的实际震害,提出对带填充墙框架结构的设计建议,为今后框架结构设计提供参考。     

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。     

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。     

考虑填充墙的RC框架结构的地震反应分析

针对填充墙与框架结构彼此作用的受力特点以及框填结构在地震作用下的破坏特点,提出填充墙的三种力学模型,并根据其建立三个不同的模型。通过模态分析、反应谱分析来对三个力学模型进行抗震性能的研究,分析结果表明,在弹性地震作用下,填充墙的等效斜撑模型与框填砌体剪力墙模型具有良好的适用性,填充墙的参与使地震作用下结构产生的效应发生了改变,使其更符合实际情况。     

框架填充MJ轻骨料砌块抗震做法

汶川地震证明,框架填充墙水平灰缝设拉结筋这种刚性连接做法的填充墙砌块倒塌较多。新的拉结做法为:砌块填充墙与主体结构之间采取"上下顶紧,左右点连接",水平灰缝不设拉结筋,即填充墙上下与框架梁、板顶紧,墙竖向加设芯柱或构造柱,填充墙两侧与框架柱之间用水平系梁点拉结,墙与柱的空间用聚苯板填充,以减轻地震时填充墙对框架柱的损坏。     

砌体填充墙RC框架结构平面内抗震性能有限元模拟

砌体填充墙RC框架结构是我国建筑结构中普遍采用的结构形式,历次地震震害表明填充墙的刚度效应和约束效应改变了主体结构的传力机理,导致整体结构的严重破坏。为了分析其砌体填充墙RC框架侧向承载力和刚度,研究砌体填充墙与RC框架之间的相互协同工作机理和砌体填充墙的开裂模式以及砂浆层的滑移,该文利用三维实体单元和基于表面的粘性接触面模型和摩擦原理,建立一种能够较好地模拟其平面内抗震性能的分离式有限元模型。对一个已有试验分别建立普通有限元模型和分离式有限元模型,二者的分析结果与试验结果的对比表明,分离式有限元模拟方法可以更加准确地预测砌体填充墙RC框架结构的侧向承载力和刚度,并且可以有效地模拟出砌体填充墙的开裂模式,通过塑性应变可以判断出RC构件的失效。     

Seismic fragility assessment of revised MRT buildings considering typical construction changes

The present study investigates the vulnerability assessment of the prototype revised Mandatory Rule of Thumb (MRT) buildings initially designed and detailed for three storeys bare frame building; later modified through variable number of storeys (three, four, and five) and different arrangement of infill walls (bare frame, soft-storey, irregular infilled, and fully infilled). The application of infill walls increases the fundamental frequencies, stiffness, and maximum strength capacity, but reduces the deformation capability than the bare frame building. The vulnerability was also reduced through infill walls, where the probability of exceeding partial-collapse and collapse damage reduced by 80% and 50%, respectively. Furthermore, the increased in storeys (three to five) also increases the failure probability, such that partial-collapse and collapse for fully infilled increases by almost 55% and 80%, respectively. All obtained results and discussions concluded that the structural sections and details assigned for MRT building is not sufficient if considered as bare frame and soft-storey. And increase in number of storeys causes building highly vulnerable although the infill walls were considered.     

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。     

内嵌CCA板填充墙对钢框架结构受力性能的影响

为了研究蒸压无石棉纤维素纤维水泥板(CCA板)填充墙对钢框架结构受力性能的影响,对纯框架和带CCA板填充墙钢框架进行了低周往复加载试验,并利用有限元软件ABAQUS进行了模拟分析。根据试验及有限元模拟结果对带CCA板填充墙钢框架的承载能力、抗侧刚度和耗能能力等抗震性能指标进行了分析。结果表明:在低周往复荷载作用下,CCA板填充墙提高了钢框架结构的承载能力、抗侧刚度;CCA板填充墙参与了钢框架结构的滞回耗能,带CCA板填充墙钢框架的累积耗能能力明显优于纯框架;与纯框架相比,带CCA板填充墙钢框架的初始刚度有所提高;当位移角达到某一限值时,CCA板填充墙的损坏会引起钢框架结构的刚度发生突变,钢框架结构非弹性设计不应考虑CCA板填充墙对钢框架结构刚度的提高作用;所得结论可为带CCA板填充墙钢框架的工程应用提供参考。     

木框架-夹板剪力墙组合结构抗侧力性能试验研究

为研究木框架-夹板剪力墙组合结构的抗侧力性能,对5榀木框架-夹板剪力墙试件、2榀纯框架试件和2片夹板剪力墙试件开展了低周反复加载试验,对比分析试件在往复荷载作用下的破坏机理、抗侧刚度、极限承载力、延性、刚度退化规律和耗能能力。研究结果表明,木框架-夹板剪力墙组合结构的抗侧力性能主要取决于内填夹板剪力墙的性能,其最终的破坏模式表现为共用墙骨柱因钉连接的失效而脱落。外侧梁柱框架对内填夹板剪力墙的约束作用能显著减小端部墙骨柱的上拔,可取消抗倾覆连接件的设置。木框架-夹板剪力墙组合结构的抗侧刚度和极限承载力约为木框架-常规轻木剪力墙组合结构的两倍,且在大变形情况下仍能持有70%峰值荷载的承载能力,有利于避免罕遇地震下的倾覆倒塌。     

考虑全填充墙作用的钢筋混凝土框架抗连续倒塌性能分析

为探究钢筋混凝土(RC)全填充墙框架在边中柱失效情况下的抗连续倒塌性能及其承载力计算方法,基于已有试验和有限元程序OpenSees建立宏观有限元数值模型展开研究。数值模型中的梁柱采用基于力的纤维梁单元模拟,填充墙则转化为等效斜撑并用桁架单元进行表征。填充墙宏观模型涉及等效斜撑的宽度、数量和相应材料属性的确定,为此对比了不同等效斜撑模型的适用性,确定了一种连续倒塌工况下全填充墙的宏观模拟方案。进而利用验证的数值模型,揭示全填充墙框架防倒塌的荷载传递机制,并研究了层数和填充墙砌体抗压强度对抗倒塌性能的影响。结果表明：全填充墙框架荷载主要通过墙体对角传递且全填充墙会与周围框架形成一种桁架机制;随填充墙砌体抗压强度降低,结构抗力峰值呈下降趋势。最后,以填充墙和周边框架竖向承载刚度比为基本参数,建立了通过求得填充墙和框架刚度以及纯框架理论弯曲承载力,便可快速评估规则RC填充墙框架防倒塌能力的回归模型。     

Shaking table collapse test on exterior corridor RC frame with infill walls

为研究外廊式RC框架结构体系中填充墙对结构抗地震倒塌性能的影响，以汶川地震中倒塌的漩口中学教学楼为原型，进行了一个缩尺比例为1∶4的外廊式框架结构模型振动台试验，得到了结构地震倒塌的全过程现象和破坏倒塌机制。试验结果表明：模型结构在振动台上的倒塌始于结构底层教室侧纵向框架柱的破坏，该侧框架柱破坏位置集中在柱端和半高填充墙位置处，形成明显塑性铰；之后，纵向另外两榀框架柱相继失效，造成结构底层率先倒塌，继而产生更大范围的逐层连续倒塌，与实际震害的倒塌模式基本一致。进一步利用ABAQUS有限元软件，建立了有无填充墙外廊式框架结构的数值模型，进行了底层柱剪力和塑性铰分布情况分析，结果表明，半高填充墙对柱的约束效应对结构损伤分布和破坏机制产生较大影响，建议在设计中应考虑填充墙的刚度，避免半高填充墙与柱的硬连接布置。     

基于易损性的RC空间框架填充墙结构连续倒塌能力分析

为研究填充墙对RC空间框架抗竖向连续倒塌能力的影响,对一栋6层双跨RC框架结构采用OpenSees有限元软件进行了建模,利用集中塑性的beamWithHinges单元模拟填充墙的性能。考虑到结构的不确定性,在有限元模型的基础上采用改进的拉丁超立方体抽样法获得了性能不同的100个纯框架结构和100个框架填充墙结构,并采用PDA方法和竖向IDA方法对取得的样本进行了易损性分析和对比。分析结果表明：填充墙提高了框架结构的抗倒塌能力,发生连续倒塌概率相同的情况下,框架填充墙结构的承载能力要比纯框架结构的高10%~20%。此外,两种分析方法对纯框架结构的抗连续倒塌能力分析差别较小,而对于带填充墙的框架结构,PDA方法计算结果则偏于保守。     

填充墙外廊式RC框架结构倒塌振动台试验研究

为研究外廊式RC框架结构体系中填充墙对结构抗地震倒塌性能的影响,以汶川地震中倒塌的漩口中学教学楼为原型,进行了一个缩尺比例为1∶4的外廊式框架结构模型振动台试验,得到了结构地震倒塌的全过程现象和破坏倒塌机制。试验结果表明：模型结构在振动台上的倒塌始于结构底层教室侧纵向框架柱的破坏,该侧框架柱破坏位置集中在柱端和半高填充墙位置处,形成明显塑性铰;之后,纵向另外两榀框架柱相继失效,造成结构底层率先倒塌,继而产生更大范围的逐层连续倒塌,与实际震害的倒塌模式基本一致。进一步利用ABAQUS有限元软件,建立了有无填充墙外廊式框架结构的数值模型,进行了底层柱剪力和塑性铰分布情况分析,结果表明,半高填充墙对柱的约束效应对结构损伤分布和破坏机制产生较大影响,建议在设计中应考虑填充墙的刚度,避免半高填充墙与柱的硬连接布置。