框架砌体填充墙在地震作用下的研究分析

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框架砌体填充墙是我国结构体系中常用的一种非结构构件。目前大量理论研究表明,框架砌体填充墙的综合性能优于纯框架的性能:在同样抗震条件下,前者拥有更大的抗侧刚度,更好的耗能性能及更好的延性。但是随着后来经验总结发现框架填充墙结构并不总是优越的,大量震害表明当填充墙布置不合理时极易对结构造成很大的损害。因此合理的设计框架砌体填充墙结构显得极其重要。目前的规范对其抗震承载力计算尚未提出个完整的办法,只是把它当作一种不参与整体结构受力分析的非结构构件,作为一类荷载施加在主体结构上,并对框架结构的自振周期进行了适当的折减。本文总结了国内外学者关于框架砌体填充墙性能的研究成果,对其性能展开了试验及有限元方面的研究。主要完成以下工作:(1)设计并制作了4片不同的框架砌体填充墙,在低周往复荷载作用下观察其破坏过程,研究其破坏机理,并制作出最后的滞回曲线与骨架曲线,将墙体顶部位移与中部位移展开对比,观察柱子底部纵筋及梁右端纵筋的应变变化规律,计算出其耗能性能及刚度退化曲线。最终发现轴压比及开洞率对墙体承载力的影响以及随着构件位移的增大,结构刚度逐渐退化,抗侧移能力下降。(2)利用ABAQUS有限元软件制作了4片试验墙体的整体式有限元模型,施加单调位移荷载,观察有限元模拟出的破坏路径,提出荷载-位移曲线并分别与实验结果展开对比,对比结果显示有限元模型是可行的。(3)在第三章的基础上对15片不同的框架砌体填充墙进行了有限元分析,分析出当填充墙布置合理和不均匀布置时对整体构件的影响,并提取出相关模型的力-位移曲线。发现填充墙的设置对整体框架结构的抗震性能既有有利的一面,也有不利的一面。当填充墙布置均匀合理时能大大增加构件整体的极限承载能力和抗变形能力。并且框架不易发生倒塌整个变形过程平缓。但是当填充墙布置不均匀时由于填充墙的刚度较大,加入填充墙会引起结构的刚度变化,导致结构的层间刚度分布不均匀,这对结构的抗震是极为不利的。而且填充墙的加入使得框架结构刚度中心发生偏移而造成结构的扭转发生扭转破坏。同时在布置填充墙时,开洞的填充墙可能使得框架柱形成短柱,在水平力作用下容易提前发生塑性铰破坏而造成建筑物的坍塌。因此在设计填充墙过程中必须认真分析,采取合理的措施避免由于填充墙的设置对主体结构造成不利影响。(4)利用等效斜撑模型将填充墙等效为一根两端铰接的斜向压杆,假定砌体填充墙的承载力由框架和填充墙共同承担,提出了单层单跨框架砌体填充墙水平承载力计算公式并利用公式对构件进行试算,试算结果与有限元模拟结果比较符合,说明公式是可行的。
其他文献
  本文以武钢为例,介绍了钢铁企业全面预算管理情况,对武钢全面预算管理实施取得的成效进行了总体评价。从预算管理理念、预算编制、预算执行和监控、预算评价和考核、预算信