不同种类填充墙周期折减系数取值的分析

填充墙增大了结构刚度,从而加大了结构承受的地震作用.但目前计算结构自振周期时没有考虑填充墙刚度对周期的影响,而是采用了将动力计算的自振周期乘以周期折减系数的方法来估算填充墙刚度的影响.现行《高层建筑混凝土结构技术规程》给出了周期折减系数的建议值,但没有区分不同填充墙的种类.本文基于结构动力学基本原理,采用刚度等效的方法推算出不同种类填充墙的周期折减系数,给出了目前广泛应用的加气混凝土砌块、普通混凝土空心砌块、轻骨料混凝土空心砌块、粘土空心砌块和横孔连锁混凝土空心砌块的周期折减系数建议值,可供工程设计人员参考.     

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。     

新型填充墙材料对框架的抗震影响

重点研究砌体填充墙砌块类型对框架结构抗震性能的影响,砌块类型包括混凝土空心砌块、空心砌块和实心粘土砖三种,通过数值模拟对它们的自振周期、最大水平位移、层间剪力对比,研究了不同材料对框架的抗震影响。     

填充墙对框架结构自振周期的影响

采用框架与填充墙协同工作并联模型,对两个容重级别轻集料混凝土砌块填充墙的框架结构进行动力分析.分析显示两种砌块对结构的自振周期影响不同;同一种砌块填充墙的填充数量和填充位置对结构的自振周期影响也存在差异.在工程中,要根据填充墙的实际状况合理的进行周期折减,以使结构在地震作用下计算更切合实际.     

含填充墙的框架结构周期折减系数研究

本文在含填充墙的框架模型振动台试验的基础上,以填充墙数量、布置方式和填充墙材料为参数构造不同的分析模型,采用有限元软件ABAQUS进行数值模拟,研究不同参数变化引起的结构自振周期及周期折减系数变化规律,并与规范建议取值范围进行对比。结果表明:周期折减系数随填充墙填充率的增大而减小,当填充率超过80%时,规范建议的周期折减系数取值偏大;在填充率不变的情况下,改变填充墙布置方式对周期折减系数的影响较小,且随着填充率的增大而减小;在相同填充率情况下,不同材料填充墙对周期折减系数有一定影响,规范建议取值范围偏窄。     

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。     

基于MIDAS/GEN探讨不同填充墙对RC框架结构动力反应的影响

在RC框架结构中,目前主要采用的设计方法是按照框架结构进行设计,不考虑填充墙的承载,只是将填充墙的自重当作外荷载施加到计算模型上;抗震计算时,考虑填充墙对框架结构刚度的影响,对框架的自振周期进行折减。这种计算分析方法仅能大致估算填充墙对结构周期的影响,无法考虑不同材料、不同布置等情况下的填充墙对结构影响的差异。本文根据算例基于MIDAS/GEN对不同材料、不同布置的RC框架结构进行动力分析,探讨填充墙对结构动力反应的影响。     

现浇磷石膏填充墙RC框架结构周期折减系数研究

通过对现浇磷石膏填充墙RC框架结构进行数值模拟及模态分析,探究墙体布置形式、填充率等不同参数下,新型现浇磷石膏墙体对RC框架结构周期的影响规律。结果表明:墙体填充率25%～100%、墙体均匀分布时,磷石膏墙体模型周期折减系数大致介于0. 436～0. 749之间,随着填充率的提升,结构周期折减系数逐渐减小。填充率相同时,填充墙在结构底部均匀分布时对结构周期影响最大,中部次之,上部最弱。上述结论及时更新了磷石膏填充墙RC框架结构的周期折减系数研究,具有一定工程指导意义。     

结构设计中关于蒸压加气混凝土砌块墙的总结

蒸压加气混凝土砌块是一种常见的墙体材料,应用比较广泛,介绍以蒸压加气混凝土砌块作为填充墙时,主体结构周期折减系数的计算方法以及建议值;在结构设计及计算时,蒸压加气混凝土砌块填充墙的荷载取值的建议值;给出了不同厚度的墙体在满足高厚比的条件下,所能砌筑的最大高度。     

填充墙对钢筋混凝土框架结构周期折减系数的影响

以填充墙的填充率为变量,建立了5个6层5×3跨的框架结构模型,通过数值分析,同时考虑填充墙的重量和刚度影响,并采用填充墙产生初始裂缝时的刚度进行折减,得出填充墙框架结构周期折减系数与填充率的关系,并提出周期折减系数的建议取值范围为0.4~0.85,该取值范围小于规范规定值。     

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。     

面内往复荷载作用下足尺砌体填充墙的易损性研究

为了研究钢筋混凝土(RC)框架结构中砌体填充墙的地震易损性，进行了6个足尺含填充墙RC框架试件的面内往复加载试验。各试件中RC框架的设计参数均相同，其中3个试件含普通黏土砖填充墙，另外3个试件含水泥空心砌块填充墙。试验过程中，记录了砌体填充墙的损伤发展过程，并以墙体裂缝宽度和破碎坠落现象作为损伤指标，定义了“明显破坏”、“严重破坏”和“危及安全”等3个损伤状态。在此基础上，以层间位移角作为工程需求参数，建立了普通黏土砖和水泥空心砌块填充墙的易损性曲线。易损性分析结果表明，当试件的面内侧向变形达到GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》规定的框架结构弹性层间位移角限值时，黏土砖和空心砌块填充墙均极有可能达到或超越“明显破坏”状态，且空心砌块填充墙尚有22%的概率达到或超越“严重破坏”状态。与黏土砖填充墙相比，水泥空心砌块填充墙的易损性参数具有更大的离散性，且其整体性更差，当侧向变形较大时会出现破碎砌块坠落的现象。根据试验结果，给出了砌体墙最大残余裂缝宽度、最大裂缝宽度和层间位移角之间的近似相关关系。     

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。     

加气混凝土密肋复合墙板框格单元的试验研究

通过对加气混凝土单轴受压及加气混凝土密肋复合墙板框格单元1/2比例模型加载试验的研究,着重分析了加气混凝土的单轴受压性能、框格单元肋梁/柱截面高度的变化对复合墙板框格单元承载能力、抗裂性能及变形性能的影响,结果表明单轴受压情况下的加气混凝土在峰值应力后出现应力跌落现象,造成复合墙板框格单元在峰值荷载后出现了承载能力的突然跌落现象,但此后,复合墙板框格单元的承载力随位移缓慢下降,仍有较好的变形能力;框格单元肋梁/柱截面高度的增加,对复合墙板框格单元的开裂荷载和峰值荷载提高不显著.     

不同连接方式砌体填充墙钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

填充墙的构造形式对框架结构的抗震性能影响较大。试验设计了7榀足尺的单层单跨钢筋混凝土框架,其中6榀为带加气混凝土砌块填充墙框架,1榀为空框架,对其进行低周反复荷载作用下的抗震性能试验。填充墙与框架的连接方式采用柔性连接和刚性连接两种。柔性连接填充墙的变化参数主要包括构造柱的构造形式和数量、框架柱中拉结筋的设置与否和填充墙上设置竖向缝的数量。分析了不同填充墙构造形式框架的破坏特征、荷载 位移滞回曲线、骨架曲线、位移延性系数、刚度退化、耗能能力。结果表明：柔性连接填充墙框架的抗震性能介于刚性连接填充墙框架和空框架之间;对于柔性连接填充墙框架,填充墙的构造措施对框架结构的抗震性能有一定的影响,但影响不大。     

轻质砌体填充墙施工技术与裂缝防治

通过对钢筋混凝土框架结构轻质砌体填充墙施工中存在的影响砌体质量的一些问题的分析,指出了选用正确的砌筑方法进行填充墙施工和质量控制,是减少或消除使用过程中墙体裂缝的重要措施。     

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。     

混凝土横孔空心砌块填充墙-RC框架抗震性能试验

通过对3榀单层单跨RC（钢筋混凝土）框架足尺模型进行低周反复荷载作用下的抗震性能试验,着重探讨混凝土横孔空心砌块填充墙对RC框架抗震性能的影响。对试件的试验破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能性能等抗震性能指标进行对比分析,并对混凝土横孔空心砌块填充墙 RC框架的抗震性能进行评估。结果表明:混凝土横孔空心砌块填充墙-RC框架属于强框架、弱填充墙类型,最终破坏形态与空框架破坏形态接近;混凝土横孔空心砌块填充墙对RC框架具有刚度效应,较大程度提高了框架的水平承载力和抗侧刚度;混凝土横孔空心砌块填充墙与框架结构共同参与滞回耗能,混凝土横孔空心砌块填充墙-RC框架表现出良好的抗震性能。     

填充墙RC框架结构抗连续性倒塌性能数值模拟研究

为研究填充墙钢筋混凝土（RC）框架的抗连续性倒塌性能,对其进行了数值模拟研究。基于LS-DYNA软件,建立了填充墙RC框架的连续性倒塌分析的精细化有限元模型。模型中采用连续面盖帽模型模拟砖砌体,采用接触算法模拟砂浆。通过对4榀1/4缩尺的RC框架（两榀纯框架和两榀带填充墙框架）的Pushdown试验结果进行模拟分析,验证了有限元模型的精度,并分析了填充墙厚度和砌体强度对RC框架抗连续性倒塌性能的影响。分析结果表明：在所有失柱工况中,失去中柱的填充墙RC框架抗连续性倒塌的峰值荷载最大,填充墙对失去中柱的RC框架的提高作用有限;在移除角柱工况下,填充墙RC框架的抗连续性倒塌峰值荷载最小,填充墙对失去角柱的RC框架的提高作用显著。填充墙厚度比砌体强度对RC框架抗连续性倒塌峰值荷载的提升作用影响更为显著。     

Seismic behaviour of infilled and pilotis RC frame structures with beam-column joint degradation effect

The influence of the exterior joints capacity deterioration on the local and global failure mechanisms of reinforced concrete structures with infills is investigated. Exterior beam-column joints with reduced capacity is the common case for the majority of RC structures designed according to older design standards. Nevertheless in common practise the response of these regions is typically assumed as rigid. A key parameter of this investigation is the inclusion of the joints strength and stiffness degradation in the study of the seismic performance of the structures. In this direction, a special-purpose rotational spring element that incorporates a special behaviour model is employed for the simulation of the exterior joints’ local response. The spring element has been incorporated in a well-established general program for nonlinear static and dynamic analysis. The effectiveness of the used joint element model has been demonstrated in a previous paper through comparisons with experimental data reported in literature. In this paper an attempt is presented for the investigation of the influence of the exterior joint damage on the seismic behaviour of bare and infilled RC frame structures. Two types of masonry infilled structures are considered: (a) infilled frame and (b) infilled frame without infills at the base storey (pilotis frame). A parametrical study of the overall seismic response using push over analyses and step-by-step analyses is performed. Results in terms of interstorey drifts, base shear, failure mode, ductility requirements and joints rotational requirements demonstrate that neglecting the possible local damage of the exterior joints may lead to erroneous conclusions and unsafe design or seismic behaviour evaluation that subsequently may become critical in some cases. Furthermore the influence of exterior joints degradation has been proven of vital importance for the overall behaviour of pilotis frames.