悬挂式预制混凝土墙板框架抗震性能分析

为对比悬挂式预制混凝土墙板框架与纯钢筋混凝土框架和普通砌体填充墙框架的抗震性能,采用有限元分析软件ABAQUS分别建立了3种结构模型,并对其进行反应谱分析以及时程分析。通过反应谱分析得出模型的基底剪力、楼层位移、层间位移角和最大应力位置等,通过时程分析得出基底剪力、顶点位移以及应力随时间变化等。分析结果表明:悬挂式预制混凝土墙板框架比纯钢筋混凝土框架和普通砌体填充墙框架具有更好的抗震性能,墙板部位的破坏程度比普通砌体填充墙轻;墙体对框架结构的影响比较大,不合理布置墙体容易导致框架结构出现薄弱层,对抗震极为不利,建议对框架结构进行设计时应该充分考虑墙体的影响。     

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。     

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。     

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。     

填充墙对框架结构抗震性能影响的弹塑性分析

为了分析研究不同布置形式的填充墙以及不同填充率填充墙在罕遇地震作用下对框架结构的影响,采用PKPM-SUASUGE弹塑性分析软件,建立4种不同布置形式的填充墙框架结构。主要研究了不同布置形式、不同填充率的填充墙在罕遇地震作用下对框架结构的影响,得出了结构的层间位移、层间位移角以及层间剪力。结果表明,在罕遇地震下不布置填充墙的楼层容易形成薄弱层,底层薄弱层柱子容易形成塑性铰。框架中填充墙的填充率越大框架结构的刚度越大,但是底层薄弱层的柱子也更容易出现塑性铰。     

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。     

带填充墙RC框架结构协同工作性能有限元分析

分析了开通窗填充RC框架结构在水平荷载作用下填充墙高度对钢筋混凝土柱剪力、弯矩的影响,同时对不同墙高框架结构与纯钢筋混凝土框架结构在强度、刚度以及延性等方面进行了对比,结果表明：在相同水平荷载作用下随着填充墙高度的增加,钢筋混凝土框架柱的剪力增加,而弯矩减小。     

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。     

填充墙框架结构基于性能的抗震评估方法研究

结合国内外对框架结构性能水平的划分标准,将填充墙框架结构的性能水平划分为基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏和接近倒塌五个阶段;提出填充墙框架结构各性能水平的失效判别参数和标准,在统计国内外大量试验数据的基础上,提出其不同性能水平对应的层间位移角限值。以等效压杆模型模拟填充墙,采用能力谱方法比较无墙和含墙型框架在地震作用下的响应,并将填充墙框架的实际层间位移与所提性能指标进行比较,结果表明结构在多遇及罕遇地震作用下均满足预定的性能目标。     

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。     

开洞对RC框架填充墙平面外受力性能的影响

基于ABAQUS有限元分析软件,建立了钢筋混凝土(RC)框架砌体填充墙结构非线性有限元模型,并对框架砌体填充墙结构破坏全过程进行了模拟,验证了所建模型的可靠性。建立了200 mm厚的填充墙模型,分析不同开洞率、开洞位置、开洞形状对RC框架填充墙结构纵墙平面外抗震性能的影响,根据填充墙的等效应力云图和等效塑性应变云图,对模型的受力情况及填充墙的破坏形式进行分析,总结了开洞对填充墙平面外受力性能的影响。结果表明:在开洞率为10%,20%,30%,40%的框架填充墙模型中,开洞率越小,填充墙的平面外破坏就越接近脆性破坏; 开洞率为10%的填充墙框架尺寸不变时,开洞靠近框架柱开设,填充墙出现裂缝的层间位移角更小,发展更迅速; 开洞率为20%的填充墙框架尺寸不变时,开洞的高宽比越小,填充墙的边界裂缝和水平横缝出现的层间位移角越大。     

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。     

高烈度区中小学教学楼少墙框架结构体系的抗震性能分析

以某6层中小学教学楼模型为例,采用SAP2000软件在多遇地震和罕遇地震作用下对框架结构和少墙框架结构进行弹塑性时程分析,并研究剪力墙位于不同位置处对结构抗震性能的影响。分析发现中部少墙体系的周期比最大,增加少量剪力墙结构体系在多遇地震作用下的层间位移角比纯框架结构要小得多;在罕遇地震下中角部少墙结构体系可有效降低结构扭转效应;少墙框架结构体系塑性铰出现主要是由于剪力墙与框架连梁连接的原因,要注意协调这部分配筋。研究结果表明:采用中角部少墙框架结构体系比框架结构体系抗震效果要好,通过分析对比,为今后中小学教学楼选型提供参考依据。     

少剪力墙框架结构在多遇地震下的抗震性能计算分析

纯框架结构的整体侧向刚度较小,在强烈地震作用下侧向变形大,易造成结构整体倒塌破坏。从增加结构整体冗余度的角度出发,考虑添加少量钢筋混凝土剪力墙来提高框架结构的整体抗倒塌能力。并对添加少量剪力墙的各种布置方式及数量进行分析比较,得出可行的平面布置形式及其对框架结构变形形态的影响。分析增设少量剪力墙在多遇地震作用下对框架结构弹性层间位移角的改善情况,在此基础上,进一步得出承担不同倾覆力矩比例的墙体与弹性层间位移角的对应关系。     

摇摆填充墙-框架结构抗震性能研究

针对钢筋混凝土框架在地震作用下因形成薄弱层而倒塌的情况，提出了一种摇摆填充墙-框架结构。该结构中，现浇混凝土墙板与周围梁柱组成刚性填充墙，墙体两侧框架柱与基础接触但不连接，允许柱底抬起以实现刚性填充墙摇摆。与传统外置附加摇摆墙-框架结构相比，该摇摆填充墙-框架结构能有效避免摇摆墙对建筑功能的影响，简化摇摆墙与框架之间的连接。采用静力弹塑性推覆分析，对比了摇摆填充墙-框架结构与普通框架结构的性能差异。分析结果表明，摇摆填充墙能提高结构的侧向承载力，改善框架的延性。摇摆填充墙使框架结构的剪力分布更加均匀，能够有效控制框架的变形模式，有利于实现材料性能的充分利用。     

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。     

柔性连接半墙填充框架结构有限元分析

半墙填充、墙-框刚性连接易引起框架柱的短柱效应,导致结构破坏模式的改变,不利于结构抗震。在填充墙框架结构低周反复荷载试验的基础上,建立了非线性有限元模型,针对半墙填充框架结构易引起短柱效应的问题,进行了有限元计算以及墙-框连接方式对框架柱破坏形态的影响分析。分析结果表明:墙-框柔性连接不仅改善了结构的抗震性能,减轻了填充墙破损程度,还减小了填充墙对框架柱的侧向约束,有效避免了短柱效应。     

填充墙随建筑高度变化对结构抗震性能影响研究

本文以工程实例为基础,分别设计了3层、6层、9层钢框架结构,并采用ETABS建立了有、无填充墙结构的有限元模型。基于地震易损性分析方法对这6个结构分别进行了地震易损性分析,以此来探究填充墙随建筑高度变化对钢框架结构的抗震性能的影响作用结果表明:填充墙提高了结构的极限承载力,降低结构损伤程度;随着楼层数的增加,填充墙对结构抗震性能的改善作用愈加显著。场地特征周期对结构抗震性能影响作用较大,当场地特征周期与结构自振周期较为接近时,结构地震响应更明显,地震作用下损伤状态概率分布范围更广。     

序列型地震作用下无筋砌体结构抗震性能分析

一次大地震后往往伴随有强余震,建筑结构在地震作用下会产生累积损伤效应,余震可能会进一步加重结构的损伤。为了研究序列型地震作用下无筋砌体结构的抗震性能,采用有限元方法对一栋5层无筋砌体结构进行整体式建模,选取了12条实测序列型地震波,通过时程分析方法分析无筋砌体结构的位移响应,计算结果表明,当余震相对强度大于0.8时,序列型地震作用下无筋砌体结构的最大层间位移角是单震作用的1.1倍以上,余震的影响不可忽略。设防地震和罕遇地震作用下,余震作用导致无筋砌体结构损伤累积效应明显,无筋砌体结构的地震响应随之增大。     

填充抗震墙加固既有框架结构的抗震性能分析

为了研究在既有框架结构底部加填充抗震墙这一加固形式的抗震性能,结合以往试验研究,本文在不改变原有框架抗震等级的情况下,使用有限元分析软件SAP2000,通过模态分析、反应谱分析、动力时程分析,分析在既有框架结构底部加填充抗震墙对提高结构抗震能力的作用,探讨加固的最优方案,并分析罕遇地震下框架结构加固前后塑性铰的变化情况。通过研究发现:在框架结构底部两层由下而上递减布置抗震墙的形式对提高底部存在薄弱层的框架结构抗震性能的效果明显;能够有效减小结构在地震作用下的层间位移,减少结构在罕遇地震下塑性铰的产生和发展,是一种经济可行的加固方法。