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。     

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。     

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。     

再生混凝土空心砌块填充墙-型钢再生混凝土框架结构抗震性能试验研究

通过对4榀1/2.5比例单层单跨再生混凝土空心砌块填充墙-型钢再生混凝土框架结构的抗震性能试验,研究了填充墙砌块强度、轴压比以及墙体拉筋间距等对该结构抗震性能的影响。分析了试件的破坏形态、滞回曲线及骨架曲线、承载力、层间位移角、位移延性、耗能能力以及刚度退化。结果表明：再生混凝土空心砌块填充墙-型钢再生混凝土框架结构中墙体部分先于框架部分破坏,且框架的破坏机制符合“梁铰机制”,滞回曲线较为饱满,耗能能力良好,具有较强的抗倒塌能力;随着填充墙砌块强度的降低,结构承载力下降,位移延性系数增大,初始刚度减小且刚度退化速率降低,结构破坏时层间位移角和等效黏滞阻尼系数增大;增大轴压比使结构承载力提高,位移延性系数下降,初始刚度明显提高且刚度退化速率上升,结构破坏时层间位移角以及等效黏滞阻尼系数均略有降低;减小墙体拉筋间距使结构承载力及位移延性有所提高,初始刚度增加,但刚度退化速率基本不变,结构破坏时层间位移角及等效黏滞阻尼系数均增大。     

阻尼填充墙加固震损框架抗震性能试验研究

提出先对震损框架进行局部修复,再采用阻尼填充墙对其进行加固的阻尼填充墙加固震损框架方法,设计制作震损修复框架（CRF）、阻尼填充墙加固震损框架（CRDIWF）以及阻尼填充墙框架（DIWF）三榀足尺试件,对其进行拟静力加载试验,对比研究三个试件的滞回性能、承载能力、耗能能力与延性、破坏特征等。试验结果表明：对震损框架先进行局部修复,再采用阻尼填充墙对其进行抗震加固的方法是可行的;试件CRDIWF的抗侧刚度、承载能力、耗能能力、位移及延性与DIWF基本相当,且均比试件CRF高;阻尼填充墙实现了既定的滑移耗能机制,释放了对框架的刚度效应和约束效应;试件CRDIWF、试件DIWF的破坏特征与试件CRF一致,破坏时层间位移角为1/37,满足《建筑抗震设计规范》中罕遇地震作用下层间位移角1/50的要求,具有良好的抗倒塌能力;为保证阻尼填充墙工作机制与耗能机制的实现,阻尼填充墙砌体单元的砂浆剪切强度应大于SBS阻尼层的剪切强度。     

阻尼填充墙简化力学模型研究

对阻尼填充墙砌体单元与框架柱的相互作用过程、阻尼填充墙的抗侧力及耗能机理、阻尼填充墙对框架梁的作用、填缝措施的作用等进行分析,揭示阻尼填充墙的工作机理,给出阻尼填充墙的破坏形态;在此基础上,用两根串联有弹簧-黏壶单元的斜撑表征阻尼填充墙对框架的刚度和耗能贡献,提出阻尼填充墙的简化力学模型——双斜撑模型;通过理论推导,得出阻尼填充墙双斜撑模型相关参数的计算公式,并采用该模型对框架阻尼填充墙进行水平循环荷载作用下的滞回性能分析,分析结果表明,阻尼填充墙双斜撑模型的分析结果与试验结果及仿真结果吻合良好。     

足尺砌体填充墙RC框架抗震性能试验研究

为研究砌体类型对填充墙框架结构抗震性能影响,开展了4榀足尺填充墙框架与1榀空框架试件的水平低周往复荷载试验。填充墙砌块类型包括空心黏土砖、混凝土空心砌块、陶粒混凝土砌块和加气混凝土砌块4种。基于试验结果分析了不同砌块类型对填充墙框架破坏形态、滞回特性、骨架曲线、耗能性能、承载力和刚度退化等的影响。试验结果表明:加气混凝土砌块填充墙在整个加载过程中均表现出良好的整体性,而其他三种砌块填充墙在位移角1/50时即出现局部压溃剥落,并随位移角幅值增加破坏逐步加重;砌体填充墙的存在增强了填充墙框架的初始刚度和屈服割线刚度,同时也明显增大了其水平承载力;各填充墙框架试件的位移延性系数均大于5,其中加气混凝土砌块填充墙框架的承载力和刚度退化较慢,表现出比其他三种砌体填充墙框架更好的变形能力;基于试验结果并结合国内外框架抗震性能水平的划分标准,提出了砌体填充墙框架结构不同抗震性能水平的层间位移角限值。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

混凝土空心砌块填充墙RC框架抗震性能试验研究

通过对4榀单层单跨填充墙RC框架试件在水平低周往复荷载作用下的抗震性能试验,研究了填充墙砌块类型及高宽比对框架结构抗震性能的影响,对试件的破坏特征、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进行了分析。试验结果表明：框架柱和填充墙的受剪承载力之比是影响结构破坏形态的重要因素,满足“强框架,弱填充墙”要求的4个试件均发生梁柱端塑性铰破坏,具有良好的抗倒塌性能;填充墙的存在影响了结构的滞回性能,提高了框架结构的抗侧刚度、水平承载力和滞回耗能能力;在相同位移幅值下,混凝土空心砌块填充墙的破坏程度比实心黏土砖填充墙的严重,存在一定的安全隐患。     

带填充墙的悬臂梁拼接钢框架抗震性能研究

为研究悬臂梁段拼接节点对带填充墙钢框架的抗震性能影响,进行了一榀1/2缩尺带砌体填充墙的悬臂梁拼接钢框架的拟静力试验,并进行了ANSYS有限元验证及参数分析。对结构的全阶段加载的破坏模式、应变变化、滞回曲线、位移延性、骨架曲线、割线刚度及其退化规律和等效黏滞阻尼比等进行分析。试验结果表明:该结构的承载力为183 k N,极限位移为11 mm,位移延性系数为1.88,具有良好的承载能力和位移延性;填充墙先于拼接节点发生破坏,在加载过程中对节点具有保护作用;结构的滞回性能良好,其割线刚度没有发生明显退化。有限元分析结果表明:墙体厚度和框架跨度的改变对结构耗能能力均有不同程度的影响,而框架层高的改变对结构耗能能力影响不明显。     

柔性连接填充墙RC框架结构抗震性能试验研究

为研究橡胶作为柔性连接材料对填充墙钢筋混凝土（RC）框架结构抗震性能的影响,以填充墙与框架之间的连接方式、砌块类型、柔性连接材料以及砂浆强度为变量,开展了7榀1/2缩尺填充墙RC框架的低周反复加载试验,对比分析各框架的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化和耗能能力等抗震性能指标。结果表明：橡胶作为柔性连接材料,通过自身变形耗能能够增大填充墙的变形空间,减弱填充墙与框架之间的相互作用,有效保护墙体和框架,并使结构的耗能能力得到较大改善;柔性连接填充墙RC框架的承载力介于纯框架和刚性连接填充墙RC框架的承载力之间,但刚度退化、位移延性以及耗能能力等抗震性能指标均优于刚性连接填充墙RC框架的;对于柔性连接填充墙RC框架,橡胶的种类对RC框架的抗震性能有一定的影响,但影响不大。     

再生砌体填充墙-型钢再生混凝土框架结构抗震性能研究北大核心CSCD

为研究再生砌体填充墙-型钢再生混凝土框架结构的抗震性能,试验设计了1榀再生混凝土框架和2榀再生砌体填充墙-型钢再生混凝土框架并进行低周往复加载试验。试验结果表明:纯框架试件及带填充墙框架试件均为延性破坏,填充墙沿框架平面对角线区域破坏较为严重,梁端与柱端先后出现塑性铰,符合“强柱弱梁”的抗震设计概念;带填充墙框架相比纯框架峰值承载力提升80%左右,平均位移延性系数大于6,表明其具有良好的变形能力;带填充墙框架在加载前期耗能能力强于纯框架试件,后期因填充墙破坏而承载能力迅速下降,极限位移较小,耗能能力弱于纯框架试件;轴压比越大,带填充墙框架峰值荷载后的延性和耗能能力下降越快。基于现有等效斜压杆理论对试件进行Pushover分析,结果表明Klingner模型与试验结果吻合最好。合理布置的填充墙可作为结构抗震的第一道防线,性能点处结构满足“大震不倒”的抗震要求。     

CCA板填充墙钢框架受力性能的有限元研究

为了研究CCA板填充墙钢框架的受力性能和破坏机理,利用有限元软件ABAQUS对CCA板填充墙钢框架试件,设置两条中间竖缝的CCA板填充墙钢框架试件,设置两条边缝的X形CCA板填充墙钢框架试件和纯钢框架试件进行了低周反复荷载作用下的模拟分析,对这4个试件的破坏特征、滞回性能、延性、刚度和耗能等方面进行了研究。有限元结果表明:CCA板填充墙的不同构造措施会影响墙板裂缝的分布,CCA板填充墙采用两条边缝的X形构造和两条中间竖缝的构造都能缓解墙板的应力集中,减少墙板的开裂;与常规构造相比,结构滞回性能、延性、初始刚度和耗能系数受设置两条边缝的X形构造的影响较小,受设置两条中间竖缝的构造影响较大。研究成果可为带CCA板填充墙钢框架结构的应用提供理论依据。     

阻尼填充墙钢框架抗震性能试验研究

为研究带阻尼填充墙钢框架的抗震性能,设计了足尺的阻尼填充墙钢框架、普通填充墙钢框架试件和空钢框架试件各1榀,对试件进行了低周反复荷载试验。对比分析了不同试件在低周反复荷载作用下的破坏现象、滞回性能、骨架曲线、刚度退化和耗能能力等。试验结果表明：阻尼填充墙钢框架在相同的荷载作用下墙体的开裂程度比普通填充墙的轻,墙体开裂荷载有一定提高;耗能砂浆和阻尼层起到耗散地震能量的作用,阻尼填充墙钢框架具有良好的位移延性;相对于普通填充墙钢框架墙体形成的“X”剪切裂缝,阻尼填充墙钢框架的墙体裂缝被阻尼层隔断,改变了填充墙的破坏模式;耗能砂浆和阻尼层改变了填充墙的内力分布和裂缝开展方式,提高了阻尼填充墙钢框架的抗震性能。因此,耗能砂浆和阻尼层对填充墙钢框架的受力模式、滞回性能、延性等抗震性能有利,可作为结构设计时参考应用。     

不同连接方式下新型砌体填充墙框架结构的抗震性能

试验设计了4榀足尺框架结构,其中1榀为空框架,3榀为带新型横孔空心砌块砌体填充墙,带填充墙框架试件分为刚性连接试件和柔性连接试件2种。对各试件在恒定竖向力和水平低周反复荷载作用下的抗震性能进行试验,研究了框架在不同连接形式下的破坏特征、滞回特性、骨架曲线、位移延性、刚度退化、强度退化、耗能能力。结果表明:柔性连接试件抗震性能介于空框架和刚性连接试件之间,框架梁和填充墙采用拉结筋连接试件的抗震性能相对于未设置拉结筋试件有所改善,但提高幅度有限。