开洞填充墙RC框架抗连续倒塌性能研究

为研究边柱失效工况下开洞填充墙钢筋混凝土(RC)框架的抗连续倒塌性能,在实验室制作了一榀1/4缩尺的三层两跨的开洞填充墙框架试件,并对其进行拟静力(Pushdown)加载。试验结果表明：填充墙可以大幅提高RC框架的抗连续倒塌性能,与纯框架相比,开洞填充墙RC框架的初始刚度、峰值荷载和极限荷载分别提高了521%、209%和86%。填充墙作为等效斜压杆传递了部分竖向荷载,使开洞填充墙RC框架的节点水平向外位移较大。此外,基于LS-DYNA软件建立精细化有限元模型和简化压杆模型,有限元分析结果表明：相比于精细化有限元模型,本文所提出的简化压杆模型可以更准确模拟填充墙在连续倒塌过程中的力学行为和抗力曲线,但对再现结构的破坏模式有所欠缺。填充墙的开洞会削弱墙体对RC框架抗连续性能的提升,在开洞率相等时,洞口开在中柱附近时的削弱作用最小;而填充墙开洞率和开洞数量的增加均会降低结构的峰值荷载。     

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。     

往复荷载作用下开洞砖塔子结构受力性能研究

结构开洞对砖石古塔的抗震能力影响显著,为研究不同开洞形式砌体古塔的抗震性能,以玄奘塔中部楼层为原型结构,设计制作了3种洞口开设方式的子结构模型,对其进行低周反复加载试验。观察了模型结构的破坏现象,得到了模型顶点水平荷载-位移滞回曲线与骨架曲线,对比分析了采用不同开洞方式时,模型结构的滞回特性、刚度退化以及耗能能力等。建立子结构有限元模型进行分析,将分析结果与试验结果进行对比。结果表明,在塔体结构平面尺寸相同的条件下,开洞口方式对结构的刚度、承载力及延性的影响显著;单面开洞、双面开洞及四面开洞时结构的破坏模式不同,但均为洞口顶部首先开裂,并与其他墙体内所产生的剪切裂缝将塔体分割为不同形状的破坏单元,改变了荷载原有的传递方式,从而影响结构的破坏模式;有限元分析与试验所得极限水平荷载相差均在15%以内,有限元模型能够较为准确地模拟开洞古塔子结构的受力性能。研究结果可为砖石古塔的抗震性能评估提供依据。     

足尺水泥聚苯模壳格构式混凝土填充墙钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

为研究水泥聚苯模壳(EPSC)格构式混凝土填充墙钢筋混凝土(RC)框架的抗震性能,对一足尺单层EPSC格构式混凝土填充墙RC框架模型进行了振动台试验。试验中考虑了墙体开洞及墙体与RC框架的连接方式,研究了不同强度地震动作用下模型结构的动力特性、加速度反应、位移反应、层间剪力和动应变反应。研究结果表明：连续强震动作用下EPSC裂缝数量较多,部分格构柱水平开裂,而RC框架未发现损伤,EPSC格构式混凝土填充墙RC框架具有良好的抗震性能;模型最大层间位移角仅为1/513,格构式混凝土墙体的存在极大增强了RC框架的抗侧刚度;墙体与RC框架设置不同间距、长度的拉结筋均能提高墙体的平面外稳定性能,可控制墙体与框架协同工作。     

装配式开洞砌体填充墙试验及建造技术

为研究开洞对装配式砌体填充墙破坏形态和抗震性能的影响,设计了2榀装配式砌体填充墙试件,一榀为普通装配式砌体填充墙,另一榀为开洞装配式砌体填充墙。拟静力试验显示,各试件均为剪切破坏,并且都按照砌块—内肋格—外框格的顺序依次失效,体现出此类墙体具有3道抗震防线;而开洞后试件的承载力、刚度有明显的减小,但对试件的变形能力有所提升,且开洞后墙体试件的裂缝出现提前。最后对装配式砌体填充墙的材料要求、构造措施、承载力和刚度验算等给出了要求。     

连接方式对填充墙平面外性能的数值模拟分析

为了研究填充墙和框架之间的连接方式对填充墙的平面外性能的影响,通过利用ABAQUS结构非线性软件建立5种不同连接方式的模型,模拟填充墙在平面外力作用下的破坏模式,分析不同模型的荷载位移曲线以及等效塑性应变。研究结果表明:在框架填充墙倒塌破坏中平面外力的影响很大,因此平面外受力越大,墙体可能产生的塑性变形和破坏程度越大;填充墙的平面外承载力也随着填充墙与框架梁、柱的刚性连接而加强,从而保证结构整体的承载力和塑性变形能力。     

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。     

ECC加固不同损伤填充墙平面外抗震性能分析

基于ABAQUS中的损伤塑性模型建立了带填充墙RC框架的有限元模型,并通过与试验结果对比验证了有限元模型的可靠性.基于此,建立了典型材料强度下的带填充墙RC框架模型,研究了填充墙平面内损伤对平面外承载力的影响,评价了不同损伤状态下ECC平面外加固效果.结果表明:平面内损伤会影响平面外承载力,平面外承载力与层间位移比呈负...     

砌体填充墙对RC框架结构短柱失效机制的影响及抗震措施

震害分析表明,开通窗砌体填充墙易引起RC框架结构短柱失效破坏,通过理论分析及DIANA非线性有限元分析,对开通窗及窗间设翼墙两种情况的填充墙RC框架结构的失效机制进行研究。分析表明:开通窗砌体填充墙由于对框架柱产生刚度效应和约束效应,框架柱的内力、变形规律发生改变,填充墙开通窗容易引起RC框架结构短柱剪切破坏;填充墙砌筑材料和填充墙布置的情况是影响框架短柱失效机理的主要因素,材料越强、布置越高,短柱效应越大;提出避免填充墙引起短柱失效机制的抗震措施,框架柱窗间设翼墙可有效改善开通窗填充墙框架短柱的受力性能,对控制框架短柱剪切破坏具有显著的效果。     

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。     

钢框架内嵌角部圆弧缺口AAC砌体填充墙滞回性能研究

基于在填充墙的角部设置缺口可弱化拉(压)力带的原理,设计了一系列钢框架内嵌角部圆弧缺口填充墙试件,包括1个纯钢框架、1个无缺口蒸压轻质加气混凝土(AAC)砌体填充墙钢框架和9个带不同尺寸圆弧缺口的AAC砌体填充墙钢框架,采用ABAQUS软件对各试件进行了有限元模拟分析.研究了填充墙角部设置的圆弧缺口构造对钢框架滞回性能...     

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。     

填充正交胶合木剪力墙板的胶合木框架抗震性能试验研究

为研究胶合木框架及其填充正交胶合木(CLT)剪力墙板后结构的抗震性能,按照1∶1.5的缩尺比,设计并制作了1个单层单跨胶合木纯框架试件和4个具有不同设计参数的单层单跨胶合木框架-CLT剪力墙板试件,对其进行低周往复加载试验,得到了5个试件的破坏形态、荷载-位移滞回特性、刚度退化、耗能和变形能力等抗震性能指标,分析了胶合木框架与CLT剪力墙板的抗侧协同工作机理。结果表明：胶合木纯框架侧向变形较大,节点区出现明显的剪切裂缝,梁端节点破坏程度明显大于柱脚节点。填充CLT剪力墙板后胶合木框架的抗侧承载力得到较大幅度提高,框架节点的破坏程度得到显著改善,结构的耗能能力明显增强;CLT剪力墙板中开设的洞口类型及尺寸对其破坏方式和破坏程度产生影响。增设门洞、窗洞和无洞口CLT剪力墙板试件较纯框架试件的弹性抗侧刚度分别提高966%、1 147%和1 310%;随着CLT剪力墙板跨高比的增加,试件的承载能力和刚度均有一定的提升。填充CLT剪力墙板后胶合木框架的弹塑性层间位移角介于0.028～0.044;从加载开始至试件破坏,CLT剪力墙板承担的侧向荷载超过50%。     

Experimental study on seismic performance of glued-laminated timber frame infilled with CLT shear wall

为研究胶合木框架及其填充正交胶合木（CLT）剪力墙板后结构的抗震性能，按照1∶1.5的缩尺比，设计并制作了1个单层单跨胶合木纯框架试件和4个具有不同设计参数的单层单跨胶合木框架-CLT剪力墙板试件，对其进行低周往复加载试验，得到了5个试件的破坏形态、荷载-位移滞回特性、刚度退化、耗能和变形能力等抗震性能指标，分析了胶合木框架与CLT剪力墙板的抗侧协同工作机理。结果表明：胶合木纯框架侧向变形较大，节点区出现明显的剪切裂缝，梁端节点破坏程度明显大于柱脚节点。填充CLT剪力墙板后胶合木框架的抗侧承载力得到较大幅度提高，框架节点的破坏程度得到显著改善,结构的耗能能力明显增强；CLT剪力墙板中开设的洞口类型及尺寸对其破坏方式和破坏程度产生影响。增设门洞、窗洞和无洞口CLT剪力墙板试件较纯框架试件的弹性抗侧刚度分别提高966%、1147%和1310%；随着CLT剪力墙板跨高比的增加，试件的承载能力和刚度均有一定的提升。填充CLT剪力墙板后胶合木框架的弹塑性层间位移角介于0.028~0.044；从加载开始至试件破坏，CLT剪力墙板承担的侧向荷载超过50%。     

水平荷载作用下洞口对填充墙RC框架结构受力性能影响的非线性分析

在3个单层单跨、开洞率不同的填充墙钢筋混凝土框架水平荷载试验模型分析的基础上,用同样的模拟方法,对设计的19个单层单跨、不同洞口情况的填充墙钢筋混凝土框架模型进行了水平荷载作用下全过程模拟分析。分析结果表明通窗、窗洞左置和门洞右置为不利洞口情况,通窗可导致"短柱效应",使框架柱剪力明显增大,洞口率越高(或窗洞左移、门洞右移)则水平承载力和侧移刚度越低,通窗填充墙框架结构按现行方法设计存在安全隐患而非通窗类洞口填充墙框架结构是安全的。     

砖填充墙钢筋混凝土框架拟动力地震反应试验及理论分析

本文通过二个１：２．５缩尺的无门洞砖填充墙和开门洞砖填充墙框架的拟动力地震反应试验，研究了砖填充墙框架结构模型在弹性、开裂和破坏各个阶段的地震反应和破坏形态，并与纯框架的拟动力地震反应试验结果进行了比较。采用杆系－层间模型进行无门洞砖填充墙框架的弹塑性地震反应分析，计算结果表明，理论分析结果与试验结果吻合较好。     

两层单跨缩尺RC框架结构外爆炸试验数值模拟

基于已有1/4缩尺钢筋混凝土(RC)框架结构爆炸试验,采用有限元软件LS-DYNA建立了精细化有限元模型,系统全面地分析了爆炸荷载作用下开口框架、带填充墙框架、带部分开洞填充墙框架、车库4种结构形式的动态响应行为,对爆炸冲击波超压、冲量、结构局部及整体响应情况进行了数值模拟,并与试验结果进行对比分析。结果表明:当空气、炸药网格尺寸为50 mm×50 mm时,有限元模型可以较好地预测爆炸冲击波的传播过程和结构响应情况; 框架中柱的正面反射超压模拟值呈上小下大的梯度分布; 框架中柱的冲量模拟值和试验值较为吻合,正面冲量呈上小下大的梯度分布,背面冲量在楼层位置和填充墙附近明显增大; 底层框架中柱的损伤破坏与试验接近,跨中位移模拟值和试验值相对误差小于5%; 填充墙能够阻止爆炸冲击波在结构内部传播,但显著增加中柱位置的冲击荷载和底层楼板上下表面压力差; 通过对比模拟结果与试验结果验证了数值模拟方法、网格尺寸、材料模型与参数取值的正确性与适用性,可为原型RC框架结构抗爆响应和破坏倒塌分析提供有益的参考。     

SRC-RC竖向混合结构损伤破坏与抗震性能研究

为研究SRC-RC竖向混合结构中转换区域的抗震性能，设计2榀试验模型，其中一榀模型的上下两层砌筑有填充墙。通过低周反复荷载试验，研究模型的损伤破坏与性能指标，分析填充墙对转换区域抗震性能的影响，获得滞回曲线，承载力，侧移角，延性系数等关键性能指标。无墙框架的滞回曲线饱满，“捏缩”效应不显著，而填充墙框架的滞回环则表现出明显的“捏缩”效应，曲线中部出现了明显的滑移段，该段内荷载基本保持不变而位移持续变化，填充墙开裂后模型的承载力丧失迅速。虽然两个模型的屈服位移差别不大，无墙框架的塑性发展能力明显好于填充墙框架，在屈服阶段和破坏阶段，填充墙极大的限制了侧移的发生，导致塑性发展阶段明显缩短。下层柱脚和上层柱顶都形成塑性铰后框架失效，表现出“强剪弱弯”形态的破坏。填充墙使更多的箍筋达到屈服，框架表现出更显著的剪切受力特征。