基于汶川地震震害填充墙对框架结构抗震性能影响研究

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2008年5月12日汶川地震后,由广东省建设厅组织的广东省房屋鉴定专家援助队赴汶川完成了对汶川县城1141栋房屋的震后鉴定作业,为本课题研究带回了宝贵的第一手资料。由震害统计发现框架结构填充墙破坏现象非常普遍,地震造成了墙体由轻微裂缝到整体倒塌等不同程度的破坏,给人们的生命和财产直接造成威胁和损失,给人们心理造成阴影。砌体填充墙作为一种非结构构件,其抗侧力性能的研究早已引起了国内外工程界的关注。以往的设计中往往将填充墙等效为梁上荷载,忽略了填充墙的刚度效应等因素,而本次震害表明填充墙的刚度等因素对框架结构的抗震有很大的影响,非结构构件破坏及其所造成的损失已不能认为是次要的因素,而必须加以认真对待。为了从理论上分析填充墙对框架结构抗震的影响,就必须对填充墙提出一个合理、有效的计算模型。本文首先对已有的模型进行了总结与分析,对于不开洞的填充墙,采用了Wale的三角撑模型;对开洞的填充墙,提出了简化模型,并通过模拟已有的试验证明了这些模型的有效性。统计分析了汶川县城填充墙框架结构震害情况,并选取典型框架结构,对各结构分别建立无墙和含墙模型并利用振型分解反应谱法进行弹性分析,考察了无墙与含墙模型的结构承载力、刚度以及结构受力情况,总结填充墙对框架结构抗震性能的影响。采用有限元分析软件SAP2000对各模型进行非线性静力分析,利用承载力谱法求得结构性能点,分析结构在性能点处的基底剪力、顶点位移、最大层间位移以及出铰情况,了解结构在地震作用下的非线性反应。并利用本文提出的划分结构性能水平的层间位移角量化指标,对填充墙框架结构在地震作用下的抗震性能进行评估。对两个结构按照传统的和本文提出的考虑填充墙方法进行抗震设计,并对两种方法设计的模型进行推覆分析,对比了两组模型在性能点状态结构反应,总结了传统方法的利弊,分析了按本文方法设计的合理性及优势。
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