新型复合墙体弹性抗侧刚度计算分析

本文结合课题组前期的研究成果,就一种新型结构的主要受力构件———密肋复合墙体的弹性抗侧刚度提出两种计算方法:面积等效法和复合材料法;同时,本文给出了墙体复合材料等效弹性板计算模型。理论分析与试验对比表明:一次面积等效法严格遵从抗弯等效原理,但等效后的墙体截面形状比较复杂,不适用于工程设计计算;二次面积等效法的计算过程相对简单,但等效后所得砌块矩形截面板的抗弯刚度并不等于密肋复合墙体的抗弯刚度,只是简单地按面积等效,缺乏理论依据;由双向纤维单层复合材料模型推导的墙体弹性抗侧刚度计算值与实测值吻合较好,说明该模型具有一定的理论依据和实用价值,可以满足实际工程计算需要。     

填充墙对底框砌体房屋抗侧刚度的影响

研究填充墙对底框砌体房屋抗侧刚度的影响,完善此类结构的抗震设计方法.采用ABAQUS有限元分析软件,对一榀单跨的6层底部框架进行分析,考虑未设置填充墙,设置完全填充墙,设置半高、半跨填充墙的4种情况,并探讨了地震强度对过渡层与底框层刚度和刚度比的影响.设置填充墙后,底框层刚度有较大增长,根据填充墙形式不同,增长幅度从2.0到9.3倍之间.填充墙对底框砌体房屋过渡层与底框层的刚度比有较大影响,随着地震强度的不断增大,此刚度比逐渐减小.     

填充墙对框架结构抗侧刚度的影响分析

建立12个带填充墙的10层框架结构有限元模型,研究不同地震波作用下填充墙的材料、空间布置、各层墙数量等因素对结构抗侧刚度的影响。分析表明:填充墙分别采用标准砖、空心砖、加气混凝土砌块时,薄弱层刚度突变的影响逐渐减小,但不宜忽略不计;某层填充墙截面面积与其相邻上层填充墙截面面积之比γw≤45%时,应将该层视为薄弱层,实际设计过程中建议γw最小取60%;在数值分析基础上,提出了考虑填充墙影响的框架结构层间抗侧刚度计算模型。     

钢筋混凝土框架填充墙结构抗震性能分析

针对砌体填充墙框架结构在地震作用下的受力特点,结合汶川地震,分析了填充墙框架结构产生震害的主要原因。建立了填充墙简化分析的等效双压杆模型。着重研究了地震荷载作用下,填充墙对框架性能的影响。结果表明,砌体填充墙对提高结构的抗侧刚度和强度有一定的作用,改变了框架结构塑性铰的分布和发展水平。同时也表明,砌体填充墙在地震作用时有一定的耗能能力。     

多遇地震下填充墙侧向刚度对RC框架结构抗震性能的影响

目前,我国RC框架结构抗震设计通常采用纯框架模型:将填充墙作为非结构构件,不考虑其抗侧力作用仅将墙体重量当作外荷载加到计算模型上,通过减小结构自振周期考虑填充墙对结构整体刚度增大作用。然而,多遇地震下填充墙具有一定的抗侧刚度,在其影响下纯框架计算模型是否合理有待商榷。针对该问题,建立考虑填充墙布置的RC框架结构计算模型,并进行线性动力时程分析。对计算结果进行分析表明:当填充墙均匀布置时,从框架部分承担水平地震作用力方面考虑纯框架模型是合理的,而从框架柱轴压力方面考虑又是不合理的;当填充墙不均匀布置时,结构抗震性能的各个指标均有很大的不同,纯框架模型是不合理的。     

干砌填充墙框架结构抗侧性能及简化计算

利用拟静力试验结果和有限元结果对干砌填充墙框架结构的受力机理进行分析。在充分考虑并联模型和等效斜支撑模型后,把钢筋混凝土框架及干砌填充墙抗侧力贡献单独分析,研究填充墙内砌块密度、摩擦系数及砌块层数等对结构抗侧力的影响。研究表明：1) 平面应力单元及界面单元能够模拟干砌填充墙的受力性能。根据该模型,试验对应工况下,无浆填充墙框架最终失效由框架破坏产生;2) 无浆填充墙抗侧力贡献主要源于内部砌块之间的相互摩擦力,且该抗侧力分为恒定段、加强段以及极限承载力3段;3) 提出了无浆填充墙抗侧力分段公式并得到了试验及有限元结果的验证。     

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。     

多种结构抗侧刚度计算方法对比

对常见的剪切刚度、楼层剪力与层间位移比、剪弯刚度三种结构抗侧刚度计算方法展开分析,探究各方法的适用性及优缺点,结果表明,剪切刚度为剪弯刚度简化计算方法,其可应用于结构方案阶段,当1≤h/b≤4时,计算误差较大;按楼层剪力与层间位移的比值计算侧向刚度时,由于存在无害位移影响,其计算结果往往偏小;采用剪弯刚度可以较为精确合理计算结构抗侧刚度,其计算代价也较高。     

单层双肢剪力墙结构弹性抗侧刚度分析

根据钢筋混凝土剪力墙结构在弹性阶段的受力特性,对单层双肢剪力墙结构在肢厚比、翼缘宽厚比及梁高变化时的抗侧刚度进行了研究,分析在不同的计算模型下结构抗侧刚度随各参数的变化规律,并与考虑填充墙时结构的抗侧刚度进行对比.分析表明,在墙肢间总长、厚度及层高不变时,肢厚比一定,抗侧刚度随着翼缘宽厚比增加呈对数变化;无论翼缘宽厚比是否变化,抗侧刚度随着肢厚比及梁高的增大呈抛物线变化,且在肢厚比小于4时,各模型的抗侧刚度基本相近.     

钢筋混凝土框架填充墙计算模型研究综述

延性破坏是规范推荐理想破坏模式,而震害调查表明,带填充墙的框架结构在地震作用下往往无法实现"强柱弱梁"、"强剪弱弯"的破坏机制。填充墙虽然设计时被视为非结构构件,但其对框架结构抗震性能的影响不容忽视。文中首先对各国规范对填充墙的规定进行总结,并对现有的填充墙框架结构的计算模型及其关键参数的计算方法进行了分析评述,最后分析了现有计算模型的不足之处,并提出了研究方向。     

框架填充墙结构刚度计算模型比较

对于填充墙在框架结构中所起的刚度作用的认识是一个从无到有的过程,现今大部分建筑的设计都考虑到了填充墙刚度的影响.本文介绍了现今常用的刚度计算模型,并对其各自所具有的优缺点进行归纳总结,同时也指明了它们各自必须在一定的范围内使用才能够达到符合人们对建筑的要求.     

带填充墙RC框架结构抗震性能分析

总结了填充墙框架结构的破坏模式,分析各种破坏的原因,提出避免这些破坏的措施,分析填充墙对结构刚度、周期、承载力的影响,并运用ANSYS建立单层单跨模型分析对比,提出填充墙框架结构设计时应考虑的因素。     

密肋复合墙板框格单元破坏模式研究

框格单元是密肋复合墙板的基本受力单元,为了详细研究框格单元的破坏过程、破坏模式及填充砌块与框格的相互作用机理,进行了3个框格单元的单调对角加载试验。试验表明:加载过程中首先在填充块对角线附近出现一至二条贯通的主拉裂缝;接着框格上、下节点及框格梁柱上出现垂直裂缝;填充块上下角区出现圆弧状受压裂缝后框格单元达到承载力极限状态,其最终破坏形式与填充块和框格相对刚度有关。基于弹性地基梁理论分析了加载过程中框格和填充材料的受力特点,指出框格单元存在三种破坏形式:砌块对角压碎破坏、砌块角部压碎破坏、肋柱肋梁节点局部受压破坏。其中第二种形式与复合墙板的各阶段破坏形式相对应,且塑性铰转动充分,是一种合理的破坏模式。最后结合试验及理论分析将填充块等效为铰接于框格的对角斜压杆,提出等效斜压杆宽度、强度和刚度的计算方法,建立单元格简化分析模型,为墙板的受力分析提供了理论基础。     

冷弯型钢骨架墙体抗侧移刚度计算方法研究

为了获得冷弯型钢骨架墙体抗侧移刚度实用计算公式,将墙体墙面板等效为拉压斜杆,并基于其他一些基本假定提出了冷弯型钢骨架墙体抗侧移刚度简化计算模型,在弹性分析的基础上得到了墙体抗侧移刚度理论计算公式,并结合试验数据和有限元分析结果进行了弹塑性修正,得到单面覆石膏板墙体、单面覆OSB板墙体、单面覆带肋钢板墙体在水平风荷载、水平多遇、水平罕遇地震作用下抗侧移刚度实用计算公式,墙体抗侧移刚度实用计算公式计算结果与试验、有限元分析结果吻合较好。同时,提供了冷弯型钢骨架墙体抗侧移刚度实用计算公式应用算例,以供设计参考。     

柱承重模块化钢框架抗侧刚度足尺试验与理论计算方法研究

作为高度集成的预制装配化建筑形式之一,柱承重箱式模块化钢结构建筑因成本低、效率高和节能环保等优势成为工业化建筑结构的发展热点。为得到该类结构在水平荷载作用下的受力性能,提出基于D值法的修正分析方法,并对足尺双层单跨柱承重箱式模块化钢结构进行水平荷载作用下的受力性能试验,得到了结构的整体抗侧刚度,分析了加载过程中结构的受力和变形特征,提出了结构在水平静力荷载作用下的简化分析模型,并对其准确性进行了验证。结果表明：柱承重箱式模块化钢结构能够较好地抵抗水平荷载作用,在达到现行规范要求的柱顶位移限值时节点未出现明显破坏;采用简化分析模型能够快速地计算箱式模块化钢结构的抗侧刚度,其结果比传统理论计算方法的更为精确。     

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。     

钢框架柱间支撑侧移刚度简化计算及程序设计

针对GB 50017—2003钢结构设计规范相关规定,给出了柱脚铰接时各种常见支撑形式的侧移刚度的简化计算方法,同时使用SAP2000建立多组模型对计算结果进行验证,结果表明简化计算方法的结果与SAP2000计算结果吻合,可以用于工程设计。     

带填充墙钢框架结构抗侧力性能试验及理论研究

介绍了7榀钢框架及带填充墙钢框架结构的水平静力及低周反复加载试验。通过测试有墙和无墙钢框架试验模型在侧向力作用下的变形全过程,得到了墙体对钢框架结构强度和刚度的影响,了解了节点的破坏特征及墙体本身的工作性能,得到了有墙及无墙钢框架结构的滞回性能。试验中发现,填充墙体和钢框架之间的连接性能很好,墙体和框架可以共同工作。通过参数分析,给出了结构抗震弹性层间角位移的建议取值为1/350。在理论分析的基础上,提出了填充墙框架体系抗侧刚度简化公式,得到了试验结果的验证。     

基于ANSYS的剪力墙等效刚度计算

利用商用程序ANSYS计算不同横向荷载作用下剪力墙顶点位移,从而根据设计需求计算相应荷载工况下剪力墙等效刚度,为规则和非规则开洞剪力墙的等效刚度的计算提供了一种新途径。