填充墙对钢筋混凝土框架结构自振周期的影响

填充墙对框架结构周期的影响一般采用周期折减系数来考虑,但周期折减系数随砌体材料和填充墙位置变化的规律在业界仍未得到揭示。文章采用数值模拟的方法,分别建立常规混凝土框架模型和混凝土填充墙框架模型,对不同砌体材料下,不同填充墙位置导致的结构自振周期折减系数变化规律展开分析,得到一些鲜为人知的结论,可供结构设计人员在设计中借鉴。

考虑填充墙作用的钢筋混凝土框架结构抗震性能研究

通过纯框架结构模型和半高填充墙框架结构模型拟静力试验,研究半高填充墙对框架柱破坏模式的影响。基于试验结果建立了钢筋混凝土框架结构抗震分析模型并开展参数化研究,分析了砌筑材料、墙体高度对结构抗震性能的影响。结果表明:填充墙的存在提高了结构的承载能力和刚度,但降低了结构的延性;随着墙体砌筑高度增加,混凝土柱自由高度降低,墙柱高度比为0.2时,砌体墙对框架结构的抗震性能影响不显著,当墙柱高度比达到0.6时,柱子破坏模式由弯曲破坏转变为剪切破坏;砌筑材料在墙柱高度比在0.4及以下时,对结构抗震性能影响的差异不显著,墙柱高度比在0.6及以上时对抗震性能影响的差异逐渐显现;相同砌筑高度下加气混凝土砌块填充墙对钢筋混凝土框架结构抗震性能影响最小,因此,在不采取其他改良措施的情况下,建议采用加气类混凝土砌块来降低填充墙对钢筋混凝土框架结构抗震性能的不利影响。

考虑填充墙的RC框架结构性能指标限值确定方法

填充墙钢筋混凝土(RC)框架结构是我国应用最为广泛的结构形式之一,而我国规范中给出的此类结构性能指标限值并未充分考虑填充墙对整体结构破坏状态的影响。遵循我国规范中对结构破坏状态的定义原则,提出基于构件破坏率的填充墙RC框架结构性能指标限值确定方法,为此类结构破坏状态与工程需求参数对应关系的研究提供新的思路。以典型结构为例建立数值分析模型,采用该文方法计算考虑填充墙的RC框架结构性能指标限值,并与不考虑填充墙的“纯框架”限值进行了对比分析。相较于“纯框架指标”,该文指标完好、轻微破坏、中等破坏和严重破坏四个破坏状态的层间位移角上限值均更小,其中,完好状态的上限值为1/832,远小于规范中规定的弹性层间位移角限值1/550,说明判定填充墙RC框架结构的破坏状态时,直接应用规范限值会低估结构的破坏程度。

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。

高性能泡沫混凝土耗能墙-RC框架结构抗震性能数值模拟

为了降低填充墙与框架柱在地震中发生的不利相互作用(如短柱破坏),提出将高性能泡沫混凝土作为耗能墙布置在填充墙与框架柱接触区域,减缓框架柱的损伤;结合现有试验,对耗能墙-RC框架进行模拟,选取模型参数与材料本构关系,划分各构件单元类型,设置构件之间相互作用形式,建立高性能泡沫混凝土耗能墙精细有限元模型;并对耗能墙-RC框架进行滞回加载模拟,以获取其在地震作用下的响应。模拟结果表明,在层间位移角较小时,耗能墙耗能效果不明显,随着层间位移角的增大其耗能能力逐渐显现;当层间位移角为1/109时,耗能墙相比于普通填充墙,耗能能力增加了约30.20%;层间位移角为1/48时,其耗能能力增加了约21.54%。相较于普通填充墙,在相同的位移下,耗能填充墙与框架柱的接触压力最大值减小了约2/3。从模拟结果可以看出,提出的组合墙体对于地震高烈度区填充墙框架抗震设计具有一定的借鉴意义。

型钢再生混凝土框架-再生混凝土砌块填充墙结构抗震性能分析

为研究型钢再生混凝土框架-再生混凝土砌块填充墙框架的抗震性能,通过有限元软件ABAQUS建立了型钢再生混凝土框架-再生混凝土砌块填充墙结构的有限元模型,并进行了分析,通过与已有试验结果进行对比,验证有限元建模方法和本构关系的正确性,在此基础上对框架进行了破坏模式分析,并进一步分析了填充墙对框架抗震性能的影响。研究表明,填充墙的应力分布主要是沿斜对角的受拉应力,在填充墙的角部区域应力较大,中部区域砌块发生滑移错动。在试件的加载过程中,加载初期,填充墙对框架的承载力影响较大,在加载后期,由于填充墙发生破坏,填充墙对框架承载力的贡献减弱,但填充墙的存在一定程度上约束了框架的整体变形,延缓了框架柱柱脚的塑性变形。

同主体柔性连接现浇填充墙RC框架结构抗震性能试验研究

为研究PVC拉缝板柔性连接的现浇空心填充墙对钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架结构抗震性能的影响,以空心混凝土墙和PVC拉缝板为主要因素,设计制作了6榀足尺试件并开展拟静力试验。对比分析纯框架结构、带PVC拉缝板柔性连接和无拉缝板刚性连接的现浇空心填充墙框架结构的破坏特征、荷载-位移曲线、骨架曲线、刚度、位移延性及耗能能力等抗震性能指标。研究结果表明:PVC拉缝板的加入降低了空心混凝土填充墙对框架结构侧向刚度和承载能力的提升作用,改善了现浇空心混凝土填充墙框架结构的位移延性和耗能能力,对填充墙起到了保护作用,但采用PVC拉缝板柔性连接的现浇混凝土空心填充墙仍会显著影响框架结构的抗侧刚度和极限变形,结构设计时应合理考虑其对整体结构抗震性能的不利影响。

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。

填充墙分布对RC框架结构抗连续倒塌承载力的影响

为研究填充墙分布对钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架结构抗连续倒塌承载力的影响,基于ABAQUS软件建立了RC填充墙框架结构抗连续倒塌的整体式有限元模型,并与已有的试验研究结果进行对比,验证了建模方法和本构关系选取的合理性。在此基础上,对比分析了不同填充墙数量及分布形式下RC框架结构抗连续倒塌的全过程荷载-位移关系、节点水平位移与中柱竖向位移关系、塑性铰分布和峰值承载力。结果表明:位于失效柱跨的填充墙可显著提高框架结构的抗连续倒塌承载力;填充墙分布会改变框架结构塑性铰的位置,塑性铰分布越不均匀,结构的抗倒塌性能越弱;建筑设计中应避免填充墙水平不对称分布及填充墙仅在楼层两端分布的情况。

基于有限元分析的型钢混凝土框架填充墙抗震研究

文章针对型钢混凝土框架填充墙而言,对其进行抗震分析是型钢混凝土框架填充墙设计阶段的必要步骤。提出以有限元分析为基础,对型钢混凝土框架填充墙的抗震性能进行研究。首先对型钢混凝土框架填充墙设计的主要材料如混凝土、钢筋以及填充墙砌体等进行本构分析,研究其应力应变关系,为型钢混凝土框架填充墙的抗震性能分析提供基础的理论依据。再从对框架填充墙抗震性能的影响因素以及型钢的抗震性能两方面对混凝土框架填充墙的抗震进行分析,为型钢混凝土框架填充墙的实际施工提供参考依据。

钢管混凝土框架-ALC墙板结构抗震性能研究

为研究钢管混凝土框架-ALC墙板结构的抗震性能,采用ABAQUS软件建立了结构的有限元模型并施加低周往复荷载进行分析,与已有试验结果比对,验证了建模和分析结果的有效性。在此基础上调整门洞尺寸及位置参数,分析参数对结构抗震性能的影响。研究结果表明,随着开洞率的增大,结构极限承载力减小,延性明显降低;当门洞位于墙板内部时延性随偏心率增加而减小,而墙板位于边缘时与其余试件均值极限荷载降低了11.2%,抗震性能最差。研究可为实际工程设计提供参考,并给出相关的设计建议。

教学楼框架结构填充墙及首层节点抗震性能分析

为解决砌块填充墙框架结构的地震易损性问题,以山东省济南市某中学双跨外廊式框架结构教学楼为研究对象,运用数值模拟的手段建立三维分析模型,研究结构的整体振型、填充墙的拉损伤特征分布和首层框架节点的抗震性能。结果表明,结构特征值随着振型增加而增大,三阶振型特征值约为一阶振型特征值的2倍;随着振型阶数的增加,结构的固有频率不断增加,而自振周期则不断减小,阶数越大,实测周期与自振周期约接近;存在砌体填充的框架结构,其首层框架柱顶节点发生明显的剪切破坏,最大主拉应变达到1.445×10^(-2),最大主压应变为8.798×10^(-3),破坏形式与斜压杆-桁架机构理论相符。

钢管混凝土键连接框架梁和剪力墙的受剪性能

目的 研究钢管混凝土键连接框架梁和剪力墙的受剪性能,为工程应用提供设计依据。方法 应用有限元分析软件ABAQUS对比钢管混凝土键连接与现浇连接梁墙的结构受剪性能,分析前者受剪机理及不同因素对受剪性能的影响。结果 钢管混凝土键连接梁墙的结构承载力和延性系数较现浇结构分别提高约10%和34%;钢材强度从Q235到Q390,初始刚度增加8.44%;截面高度从100 mm到120 mm,延性系数提高17.73%;截面厚度每增加2 mm,承载力提高约15%;截面长度和混凝土强度等级对承载力、初始刚度和延性系数的影响均小于15%,纵向距离对其受剪性能几乎无影响。结论 采用钢管混凝土键连接梁墙的结构总体受剪性能优于现浇结构;钢材强度和截面厚度分别是影响初始刚度和承载力的主要因素。

考虑填充墙力学贡献的规范RC框架办公楼抗震韧性评价

提升建筑结构的抗震韧性是当前工程界抗震减灾的核心任务,根据现代规范设计的钢筋混凝土框架尽管具有较高的抗倒塌安全储备,但其韧性能力并不明确。既有研究在量化结构抗震韧性时,均仅采用结构构件的地震响应作为输入,忽略了非结构构件对整体结构地震响应的影响。针对上述问题,该文根据规范最低要求,设计一栋六层钢筋混凝土框架办公楼,并对其抗震韧性进行评价,明确了该办公楼的抗震韧性与《建筑抗震韧性评价标准》中建议的韧性目标的差距,揭示各类构件对结构韧性的影响。对比研究了填充墙力学贡献对办公楼抗震韧性的影响。研究结果表明:该六层框架办公楼的修复费用主要来源于填充墙和暖通类设备的修复工作,而修复时间主要由结构构件和填充墙的修复时间组成。填充墙的力学贡献会提高该办公楼的抗震韧性,减少结构构件和位移型非结构构件的修复费用和时间约50%,但对加速度型非结构构件的影响较小。

不同填充墙构造方法对RC框架抗震性能影响研究

为定量评估不同填充墙构造方法对钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架抗震性能的影响,搜集整理国内外砌体填充墙RC框架拟静力试验数据,筛选出19篇文献中共68个数据较为详尽的试件作为样本,分析对比柔性连接填充墙、增强填充墙整体性及设置阻尼耗能装置三类构造方法对试件的峰值点承载力、初始刚度、位移延性系数和等效黏滞阻尼系数4个参数的影响程度。结果表明:相较于传统构造方法,柔性连接填充墙框架的承载力和刚度均有所下降,变形能力提升;增强整体性的方法可提升试件承载力、刚度和变形能力,可作为一种较好的既有框架结构的加固方法;设置阻尼耗能装置虽然结构的承载力和刚度有所降低,但提升了结构的变形能力和耗能能力,在建造成本可接受的情况下可作为新建建筑的韧性提升方案。

填充墙对GFRP筋混凝土框架结构抗震性能的影响

为研究填充墙对玻璃纤维增强复合材料(GFRP,Glass Fiber Reinforced Polymer)筋混凝土框架结构抗震性能的影响,设计制作了两个以GFRP筋作为梁柱主筋三层两跨的1/4缩尺框架模型,进行地震模拟振动台试验。其中模型一为无填充墙的GFRP筋混凝土框架结构,模型二为在三个外立面砌筑填充墙的GFRP筋混凝土框架结构。结果表明:GFRP筋替代钢筋作为混凝土框架结构梁柱受力加强筋,不仅表现出良好的受力性能,同时还表现出良好的变形性能和变形可恢复性能,可以有效提高结构的抗震性能;填充墙与结构之间相互连接、互相制约形成新的协同工作体系,改变了原有框架结构的受力机理,共同承担外部地震荷载;填充墙的存在增强了框架结构的整体刚度,提高了结构的抗震性能,减小了结构的损伤程度,具有较好的抗震能力和抗倒塌能力;建议设计时充分考虑填充墙对框架结构的受力变形性能影响,优化抗震构造措施,保证结构经济与安全。

填充墙刚度对混凝土框架结构设计的影响

建筑混凝土框架结构又被称为钢筋混凝土框架结构。作为建筑工程的重要组成部分,混凝土框架对保障建筑工程质量具有重要作用。在实际施工过程中,混凝土框架结构设计,会受到各种因素的影响,其中,砌体填充墙对建筑结构动力性以及抗震性能有较大影响。为对影响因素进行分析,本文从混凝土框架结构设计要点出发,以某工程为例,开展填充墙刚度对混凝土框架结构的影响分析,旨在为相关人员提供参考。

CFRP加固震损填充墙RC框架结构抗震性能试验研究

为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)加固震损填充墙钢筋混凝土(RC)框架结构抗震性能,完成了3榀已经震损的填充墙RC框架试件及1榀完好空框架试件CFRP加固后的拟静力试验,获得了CFRP加固震损后填充墙RC框架结构的破坏形态和滞回曲线,分析其承载力、刚度退化、耗能和延性等抗震性能指标,并与完好未加固试件进行对比。结果表明:CFRP加固震损空框架试件,可以有效提高试件的峰值承载力和耗能能力,结构刚度退化水平缓于原试件;CFRP加固震损刚性连接填充墙RC框架试件,可以恢复试件的承载力、刚度和耗能能力至震损前水平;CFRP加固震损柔性连接填充墙RC框架试件,由于橡胶的存在延缓了填充墙与框架之间较强的顶推作用,延缓了填充墙的破坏,使得框架和填充墙依然能够协同工作继续抵抗水平荷载,当试件较大变形时,CFRP充分发挥约束作用,其峰值承载力、耗能能力都可以得到显著提高,刚度退化也较原试件缓慢。

采用拉缝板连接的现浇框架填充墙抗震性能试验研究

为研究拉缝板连接的现浇PVC管空心填充墙对结构抗震性能的影响。试验设计了6榀足尺单层单跨混凝土框架试件,其中:2榀空框架,2榀无拉缝板刚性连接的PVC管空心填充墙框架和2榀有拉缝板柔性连接的PVC管空心填充墙框架,通过对各试件进行低周反复荷载试验,研究了拉缝板连接的现浇填充墙框架的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、耗能比和刚度退化等抗震性能指标。同时对拉缝板进行抗压承载力试验和材料拉伸试验。结果表明:加入PVC空心填充墙能提升框架的初始刚度和承载力;有PVC结构拉缝板的试件组的抗震性能介于空框架与无PVC结构拉缝板的试件组之间,加入PVC结构拉缝板能一定程度提高框架的耗能能力,减缓整体框架刚度退化。

木丝水泥填充墙-RC框架抗震性能试验研究

为研究木丝水泥填充墙-钢筋混凝土(RC)框架的抗震性能和破坏机理,共制作五个试件进行低周反复试验,其中一个试件为普通砖填充墙-RC框架对比试件,两个试件为开窗洞的木丝水泥填充墙-RC框架,另外两个试件为添加玻璃纤维网格布的木丝水泥填充墙-RC框架,并分析试件的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能情况与刚度退化等指标。试验结果表明,木丝水泥填充墙-RC框架的抗震性能良好,刚度退化速度远小于普通砖填充墙-RC框架,耗能能力在试件开裂后超过普通砖填充墙-RC框架;在木丝水泥填充墙-RC框架上开窗洞后会削弱其承载力,但破坏时裂缝只是沿四个窗角分别向四个填充墙角扩展,最终形成“X”形裂缝,而木丝水泥填充墙-RC框架与混凝土之间的粘结面未被破坏,在木丝水泥填充墙-RC框架表面加入玻璃纤维网格布后可以减少墙面裂纹的产生,且提高了极限承载力和延性系数,并抑制了刚度的快速下降。