经历平面外损伤的柔性连接填充墙框架结构平面内抗震性能试验研究

为研究墙体构造措施和墙-框连接方式对砌体填充墙框架结构抗震性能的影响,设计制作了1榀空框架、2榀部分柔性连接和2榀全部柔性连接填充墙框架试件,然后在平面外单调静力加载试验的基础上进行了平面内水平低周往复荷载试验,最后结合试验结果对各试件的抗震性能进行综合分析和对比。试验和分析结果表明:墙-柱刚性连接的部分柔性连接方案对结构平面内及平面外水平承载力和初始刚度有利,但从变形能力和延性角度来看,墙-柱柔性连接更有利;全部柔性连接条件下,通过增强填充墙构造可以实现填充墙框架结构平面内及平面外综合抗震性能的改善,其中“井字梁”形式的填充墙构造方案综合抗震性能最优,且有利于降低平面外损伤对平面内抗震性能的影响。

砌体填充墙框架结构抗震性能研究现状与展望

针对砌体填充墙框架结构在地震作用下的受力特点,分析了填充墙钢筋混凝土框架结构产生震害的主要原因。结合国内外砌体填充墙框架结构理论和试验研究成果,围绕填充墙的刚度退化规律和不同性能水平的层间位移角,评述了填充墙框架结构的研究现状。最后,结合基于性能的抗震设计理论背景和禁用黏土实心砖提倡节能的政策背景,指出了今后应以实现基于性能的抗震设计为目标,针对新型砌体填充墙框架结构开展系统研究。

柔性连接填充墙框架结构抗震性能试验

通过5榀空心砌块砌体填充墙框架结构低周反复荷载试验,系统研究了填充墙-框架柔性连接和刚性连接、全墙填充和半墙填充框架结构的破坏机理和抗震性能,进行了结构滞回特性、承载力、位移延性、刚度退化、强度衰减、耗能能力及变形性能指标分析.结果表明,柔性连接方案对结构承载力的提高低于刚性连接方案,但其他性能指标均优于刚性连接方案,说明柔性连接方案减小了墙-框相互作用,有效改善了填充墙框架结构的抗震性能.

考虑墙-框连接方式的砌体填充墙框架结构有限元计算及试验对比

墙-框柔性连接可减小墙-框相互作用,减轻填充墙破损程度,其相关研究具有重要的理论和工程意义。针对砌体填充墙框架结构有限元建模问题,本着简单高效的原则,提出了一种考虑墙-框连接方式的有限元建模方法:采用平面应力单元模拟填充墙,非线性弹簧单元模拟填充墙与框架梁、柱的连接。在粉煤灰空心砌块砌体填充墙框架结构水平往复荷载试验的基础上,分别进行了刚性连接和柔性连接填充墙框架结构水平往复荷载作用下的有限元分析。计算结果表明:利用有限元建模方法计算得到的滞回曲线和试验滞回曲线吻合较好,能够有效模拟填充墙开裂及破坏过程,反应不同连接方案时墙-框相互作用的特点,为砌体填充墙框架结构提供了一种新的建模思路。

填充墙框架结构在地震作用下的滞回特性与损伤分析

填充墙采用基于光滑滞回模型的等效斜压杆模拟,建立了填充墙与框架协同工作的非线性地震反应分析模型.基于疲劳损伤模型,分析了填充墙框架结构的滞回反应和损伤特性及结构的屈服机制.计算结果表明,由于填充墙和框架能够分阶段释放地震能量,填充墙框架在罕遇地震作用下具有良好的耗能能力、塑性破坏机制和抗倒塌能力;填充墙设置的位置的不同对结构地震反应的影响是不容忽视的.

基于Reinborn-Valle损伤模型的填充墙框架结构地震损伤分析

填充墙框架结构是我国目前应用较为广泛的结构,填充墙不仅可以用来分隔房屋空间,还对结构的动力特性有很大的影响。采用Reinborn-Valle损伤模型,并考虑结构构件的刚度、强度退化以及捏拢效应,对都江堰市某拟建的填充墙框架结构分别从考虑和不考虑填充墙两个方面进行罕遇地震作用下的损伤分析。分析结果表明,填充墙能有效减少结构损伤,笔者建议在抗震设计中,应充分考虑填充墙对结构抗震的作用。

柔性连接新型砌体填充墙框架结构抗震性能试验研究

通过5榀钢筋混凝土填充墙框架结构低周反复荷载试验,系统研究了填充墙-框架柔性连接和刚性连接、墙端设置芯柱和不设置芯柱结构的破坏机理和抗震性能,对滞回曲线、骨架曲线、位移延性比、累积耗能、强度衰减和刚度退化等抗震性能指标进行了分析。试验结果表明:柔性连接方案对结构承载力的提高低于刚性连接方案,但其他性能指标均优于刚性连接方案。例如,提高了结构初始刚度,且刚度退化现象减缓;提高了结构位移延性比和累积耗能;填充墙破损程度减轻;减小或消除了填充墙对框架柱的附加剪力影响等。同时,填充墙内芯柱的设置有效提高了结构承载力、刚度和整体稳定性。

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。

填充墙框架结构的抗震分析

对砌体填充墙与框架结构的相互作用机理进行分析,主要内容为填充墙框架结构的荷载路径、填充墙布置、填充墙对框架柱和梁的附加作用、填充墙开洞时框架柱可能形成“短柱”以及力学模型,给出设计或加固的建议。

填充墙框架结构的抗震性能评估

大量的填充墙框架结构在使用着,而且正在和将被建造。本文分析了砌体填充墙与框架结构的相互作用机理,主要为填充墙框架结构的荷载路径、填充墙布置、填充墙对框架柱和梁的附加作用、填充墙开洞时框架柱可能形成“短柱”等几种力学模型,给出了结论和建议,供抗震设计、鉴定、改造和加固设计时参考。

考虑墙-框连接方式影响的填充墙框架结构抗震性能分析

在结构设计中,填充墙通常被当作非结构构件,不参与结构抗震计算。在实际地震作用下,填充墙和框架成为整体,共同抵抗地震作用,合适的墙-框连接方式可以减轻二者的相互作用,从而提高结构整体抗震性能。首先,运用ABAQUS软件对前人已开展的考虑墙-框不同连接方式的框架结构拟静力试验进行数值模拟,验证了所建立的有限元模型的可靠性。然后,基于某典型框架结构,建立三种墙-框连接方式的框架结构有限元模型并进行分析。模态分析表明,墙-框连接方式对框架结构的振型及周期影响较小,结构动力特性趋于一致。通过多遇地震和罕遇地震下的弹塑性时程分析,对比分析各结构的加速度反应、位移反应、滞回耗能及构件震害特征等可知,合理的墙-框连接方式可以提高结构抗震性能。针对本文框架结构工程实例,采用墙-框脱开密封材料封缝,构造柱加水平系梁的连接方式时其抗震性较好。

填充墙框架结构力学性能的试验研究

为了探讨填充墙钢筋混凝土框架结构的力学性能,对三个三层单跨试件进行了试验研究,通过对试验数据的整理,分析了试件裂缝开展情况及其破坏形式,得出填充墙框架结构的破坏形式主要表现为开洞率小时的弯曲破坏和开洞率大时的剪弯破坏。

基于等效弹簧单元的砌体填充墙框架结构有限元分析

针对当前砌体填充墙框架结构数值模拟中缺乏简单有效的填充墙建模方法,缺少对填充墙-框架刚性连接和柔性连接的考虑等问题,提出了基于等效弹簧单元的填充墙框架结构有限元分析方法。首先,将填充墙框架结构拆分成空框架和等效约束填充墙,其中等效约束填充墙综合考虑了填充墙对框架柱的侧向约束,以及主体框架对填充墙的闭合约束;其次,在粉煤灰空心砌块墙体及砌体填充墙框架结构水平往复荷载试验的基础上,分析了墙-框刚性连接与柔性连接情况下等效约束填充墙的力学性能,提出了填充墙的滞回曲线模型及等效弹簧有限元分析模型;最后,分别进行了刚性连接和柔性连接填充墙框架结构水平单调荷载作用下的有限元试验拟合。计算结果表明:等效弹簧单元能够有效模拟等效约束填充墙的工作,且建模方式简便易行,特别适用于砌体填充墙框架整体结构的数值模拟分析。

考虑墙-框连接刚度影响的填充墙框架结构抗震性能分析

历史震害表明,填充墙与框架的连接刚度对框架结构的抗震性能有重要影响。我国《建筑抗震设计规范》(2010)建议"框架结构中的砌体填充墙,宜与柱脱开或采用柔性连接",但对二者的具体连接刚度,规范并没有做出明确规定。运用ABAQUS软件,对前人开展的考虑填充墙与框架连接影响的框架结构拟静力试验进行数值模拟,对比分析填充墙框架结构破坏特征及滞回曲线等抗震性能指标,验证了有限元模型的可靠性。基于某典型框架结构,建立不考虑填充墙、考虑填充墙与框架不同连接刚度的框架结构有限元模型。模态分析表明,连接刚度对框架结构的频率影响较小,结构的动力特性趋于一致;多遇地震和罕遇地震作用下的弹塑性时程分析表明,合适的连接刚度可以提高结构的抗震性能。研究可为框架结构的抗震设计提供参考。

蒸压加气混凝土砌块砌体填充墙框架结构抗震性能试验

为进一步改善框架结构平面内和平面外抗震性能,本文提出带X形斜撑的新型砌体填充墙构造方案,并进行了4榀蒸压加气混凝土砌块砌体填充墙框架结构试验,以研究墙体构造措施和墙-框连接方式对框架结构抗震性能的影响。首先进行平面内水平低周往复荷载试验,随后进行历经平面内损伤的平面外单调静力加载试验,最后进行承载力、刚度退化和耗能能力等抗震性能指标的分析。结果表明:墙-框柔性连接方案下,填充墙框架结构的平面内及平面外水平承载力和初始刚度均小于刚性连接方案,而变形能力、耗能能力和位移延性等性能指标均比刚性连接表现更好;墙-框柔性连接且填充墙带X形斜撑框架结构的平面内及平面外抗震性能指标均有明显改善,更有利于抗震。

新型填充墙框架结构研究

为了弱化填充墙对框架结构抗震性能的不利影响,目前的研究一般集中于填充墙与框架间的柔性连接和带缺口的填充墙。研究表明柔性连接方式及带缺口的填充墙能减弱填充墙对框架的刚度效应及约束效应,改善填充墙框架结构的延性及耗能能力。文中对其进行了归纳总结,并对未来的研究进行了展望。

填充墙框架结构的性能研究

框架填充墙结构体系是一种工程上应用十分普遍的结构体系。这一体系的优势明显,早已被工程实际所接受。通过对该结构体系中填充墙和框架的相互影响进行相关的分析,以进一步丰富该体系的理论,同时,通过分析给出了结论和建议,以供设计、鉴定、改造和加固设计时参考。

柔性连接填充墙RC框架结构非线性有限元分析

为了研究橡胶作为新型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,在7榀1/2缩尺填充墙RC框架结构低周反复加载试验的基础上,采用DIANA有限元软件分析了填充墙与框架之间的连接方式、砌块材料、柔性连接材料以及砂浆强度对填充墙RC框架结构抗震性能的影响。结果表明:与刚性连接相比,以橡胶作为新型柔性连接材料,能减缓结构的强度和刚度退化,极大降低结构的破坏程度,显著提高结构的抗震性能;高弹性橡胶和高阻尼橡胶作为柔性连接材料均表现出优异的抗震性能,而聚苯板(EPS)作为柔性连接材料的抗震性能要比橡胶差;刚性连接方式下不同砌块材料对结构抗震性能影响很大,当使用强度较高的砌块材料时建议采用柔性连接方式以减弱墙-框相互作用;合理降低砂浆的强度等级,可以改变填充墙的破坏模式,对抗震有利。

考虑填充墙平面刚度分布的RC框架结构抗地震倒塌能力研究

为研究填充墙对RC框架结构抗震性能的影响,以汶川地震中发生倒塌的漩口中学教学楼A为原型,基于ABAQUS软件建立了有限元模型,对结构底层各柱的剪力进行分析,发现由于填充墙的布置使得结构平面刚度分布不均,造成地震剪力在各榀框架之间分布不均匀。为了定量地考虑平面各轴线刚度分布对结构抗震性能的影响,设计了4个沿轴线各榀填充墙框架不同刚度分布的结构模型,通过IDA(增量动力分析)分析对比评估4个模型的抗地震倒塌能力。结果表明:平面刚度均匀分布的结构模型倒塌概率最低,具有良好的地震韧性;当某轴线的刚度高于平面各轴线平均刚度的30%时,结构的倒塌概率大幅提高,抗倒塌安全储备不足,建议在设计中平面各轴线的刚度不应超过此限值。

考虑填充墙刚度的RC框架结构抗震设计方法研究

针对填充墙框架结构在地震作用下不同阶段填充墙提供的刚度不同,收集了国内外相关计算公式并建立回归模型进行公式拟合,得到了填充墙不同阶段的抗侧刚度计算方法。通过增设翼墙来解决填充墙框架结构楼层内各榀框架刚度不平衡的情况,设计了4个数值模型(1个原型结构与3个分别基于弹性阶段、屈服阶段、承载力峰值阶段实现刚度平衡设计的翼墙加固结构),通过IDA分析对4个模型进行抗震性能评估。结果表明,考虑填充墙刚度进行刚度平衡设计后的3个模型较原型结构相比:各层最大层间位移角减小,离散性降低,结构抗地震倒塌能力提高。对比分析4个模型结构可得,基于填充墙屈服阶段刚度平衡进行翼墙刚度需求设计的效果最佳。