填充墙布置方式对弹塑性钢筋混凝土框架隔震结构性能及隔震设计方法的影响

目前钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架隔震体系在设计分析过程中均将填充墙作为非结构构件,未充分考虑填充墙不同布置方式对隔震体系和隔震设计的影响规律。以8层RC框架填充墙隔震体系为研究对象,考虑填充墙平、立面不同分布的10种模型,建立RC框架隔震结构非线性分析有限元模型,探讨填充墙对RC框架隔震体系性能及相应隔震设计方法的影响。结果表明:填充墙的不同布置方式对结构前3阶影响较小,对高阶振型影响显著;现有不考虑填充墙影响的纯框架隔震设计方法得到的减震系数偏小,夸大了减震效果,进行上部结构设计会导致其偏于不安全;填充墙竖向不均匀的隔震结构,在未布置填充墙的楼层会发生刚度突变,尤其是靠近隔震层的下部楼层地震反应突变尤为明显,在强震作用下容易发生破坏;填充墙水平不均匀的隔震结构,X或Y向未布置填充墙时变形突变较明显。因此,建议在隔震设计时要充分考虑填充墙的布置,隔震层以上1～3层尽量布置填充墙,避免出现底部薄弱层而对整个隔震体系安全性产生影响。     

填充墙钢筋混凝土框架结构简化分析模型及抗震性能系数研究

对结构进行动力和静力分析时,构件单元和模型的准确性将直接影响到分析结果。为在建立填充墙钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架简化模型时选择合适的单轴材料与简化模型,使用OpenSees基于三种单轴材料与四种填充墙简化模型结合填充墙RC框架试验对模型的准确性与适用性进行了对比分析。根据对比结果建立填充墙RC框架结构模型,采用Pushover方法对结构进行了整体抗震性能系数的分析。结果表明：Hysteretic材料可以准确地模拟滞回曲线的形状及峰值承载力;单撑杆模型对填充墙的峰值承载力、割线刚度、残余变形模拟较准确;五撑杆模型对对填充墙的峰值承载力与初始刚度模拟较准确;满布布置的填充墙可增大RC框架结构的整体抗震性能系数,底层不布置填充墙会明显导致结构整体抗震性能系数的降低。因此,仅研究填充墙平面内问题时选用单撑杆模型即可,在设计时要考虑填充墙的布置,避免出现底部薄弱层而影响整个结构安全。     

带节能砌体填充墙的RC框架抗震试验研究

为了研究带节能砌体填充墙的RC框架抗震性能,本试验设计了两个两层单跨的RC框架结构模型,分别为带填充墙的RC框架和不带填充墙的空框架,并对其进行了拟静力试验.对带填充墙的RC框架的裂缝开展进行了描述,研究了试件的滞回特性、骨架曲线、刚度退化和强度退化,并和空框架进行了对比分析.分析结果表明:填充墙能够提高框架的承载能力和抗侧刚度,但是相应地降低了框架结构的延性;填充墙的存在使得框架结构的强度和刚度退化加快,然而,带填充墙框架的极限刚度仍然较大,表现出较强的抗倒塌能力.     

框架结构填充墙破坏机理分析及其在结构设计上的应用

实际的工程设计和应用中钢筋混凝土框架结构都是纯框架的设计和应用,从而没有考虑其中的填充墙的作用。从框架结构填充墙相互。作用的力学模型和框架结构填充墙破坏的机理分析中可以看出填充墙对框架的受力和变形起到一定的的改善作用。本文就此对框架结构填充墙的受力、变形、计算和设计进行了论述     

带填充墙预制混凝土框架抗连续倒塌分析

填充墙对预制混凝土(PC)框架的抗连续倒塌性能有显著影响,而现阶段缺乏对应的设计方法.为了得到可靠的抗连续倒塌计算方法,针对带填充墙PC框架的抗连续倒塌特性进行数值与解析分析.根据去除中柱后的无填充墙PC框架和带填充墙PC框架3∶1缩尺试验,考虑填充墙不对称分布下的中柱偏移,引入不对称系数,建立基于填充墙等效压杆的力学模型.利用有限元法,建立填充墙不对称分布情况下的子框架数值模型,分析得到中柱位移-荷载曲线.在此基础上,将解析解与无填充墙、双填充墙PC框架结构试验以及单填充墙PC框架结构数值结果进行对比验证,结果吻合良好.通过与现有规范中的设计方法对比发现:在考虑填充墙情况下,PC框架在悬链线峰值荷载时的位移增大,现有规范中建议的中柱位移为跨度的0.2倍适用于无填充墙预制框架,对于带填充墙的预制框架则偏于保守.研究结果为填充墙PC框架抗连续倒塌计算提供依据.     

纤维布加固填充墙钢筋混凝土框架的抗震性能水准研究

为研究纤维布（Fiber-Reinforced Polymer, FRP）加固对填充墙钢筋混凝土（RC）框架抗震性能水准的影响,利用数值模拟验证后的有限元建模方法,分别对未加固及FRP加固后的1000个随机结构模型进行了Pushover分析,最终基于各极限状态下层间位移角的统计分析结果,建立了FRP加固前后填充墙RC框架针对不同极限状态的量化划分准则。不同加固方案的分析结果表明：FRP仅加固框架梁、柱对框架轻微破坏状态影响不大,但会大幅度提高框架中等、严重和倒塌破坏的延性水平,且提高幅度随着框架柱包裹FRP层数的增加而增加;FRP仅加固填充墙并不能改善填充墙在轻微和中等状态的延性水平,但可以明显改善填充墙在严重和倒塌状态下的延性水平;FRP同时加固框架和填充墙可以提高各自的延性水平。     

填充墙对框架结构抗震性能的影响

我国现行抗震设计对填充墙的考虑难以保证结构在地震下的抗震性能,研究一套简单有效考虑填充墙在地震中不利影响的设计方法是亟需解决的问题。本文按规范设计框架结构算例分别进行弹性、静力弹塑性和非线性动力分析,考察填充墙在弹性和非线性阶段对框架结构的刚度、内力和变形的影响,特别是在强震中的不利影响;从中寻找弹性设计与非线性反应之间的关系而提出弹性设计中考虑填充墙不利影响的方法。结果表明,均匀满布填充墙对框架结构抗震总体上是有利的;填充墙平、立面不均匀布置对框架结构抗震不利;填充墙约束效应易产生附加剪力和短柱破坏。最后根据分析结果提出设计、管理中考虑填充墙影响的方法和措施。     

轻质填充墙对RC框架结构抗震性能影响研究

通过对轻质填充墙RC框架模型进行振动台试验及数值模拟分析,研究了轻质填充墙在其不同破坏阶段对整体结构抗震性能的影响,分析了整体结构的破坏特征、频率衰减、刚度退化、层间位移角变化及耗能情况,并对比了框架填充墙与空框架模型的模拟结果.研究结果表明:轻质填充墙在其破坏初期对结构频率影响超出规范预期,起到主要抗侧力构件作用,耗散了大部分的地震能量,保护了结构主体;而当它进入极限破坏阶段后对结构整体刚度及耗能上的贡献趋于定值.因此,轻质填充墙对RC框架结构的抗震性能有明显增强作用、不能忽略.     

弹性阶段填充墙对钢筋混凝土框架结构抗震性能的影响

在汶川地震中框架填充墙结构产生了严重的震害.现行抗震设计对填充墙的考虑难以保证结构在地震下的抗震性能,对框架结构进行弹性阶段分析研究表明,考虑填充墙在弹性阶段对框架结构的刚度、内力和变形产生较大影响,填充墙平面、立面的不均匀布置对框架结构抗震不利.     

框架填充墙破坏机理研究及其耗能设计

对影响框架填充墙破坏机制的三大因素（填充墙与框架连接方式、砌体材料、填充墙高宽比）及其应力分布情况进行了分析,阐述了框架填充墙耗能设计方法。分析认为：框架填充墙的设计缺乏统一合理的设计标准,需进一步深入了解其破坏机制,从而提高填充墙耗能能力以及框架填充墙的整体抗震水平。     

RC框架抗震设计的几个问题

由于设计理论不够完善，RC框架是历次大地震中出现破坏和倒塌比例最高的一种结构形式，结合震害调查，指出了RC框架抗震设计中的分析方法、安全度、填充墙的影响及破坏模式和适用高度等几个方面存在的问题，并提出了相关的改进意见和建议。     

填充墙对钢框架体系受力影响分析

目的研究不同材料填充墙以及填充墙厚度和填充率对高层钢结构自振周期的影响,找出较合理的高层钢结构填充墙布置方式.方法以实际工程为背景,利用Midas-Gen有限元分析软件建立带有砌体填充墙的高层钢结构住宅整楼模型,模拟在实际的受力过程中,砌体填充墙与钢框架之间的共同作用,考虑各类砌体填充墙对钢框架的抗侧力贡献.结果得到了不同材料填充墙的高层钢结构的自振周期,厚度为100 mm填充墙框架与纯框架周期比平均值为0.52,厚度为200 mm填充墙框架与纯框架周期比平均值为0.47;找到了影响填充墙高层钢框架结构刚度的影响因素,并通过数值分析得到相关影响规律.结论对于高层钢框架结构通过合理的填充墙布置可以有效增加结构的侧移刚度,在满足变形要求的前提下提高高层钢结构房屋的舒适度.     

RC框架抗震设计的几个问题

由于设计理论不够完善，RC框架是历次大地震中出现破坏的倒塌比例最高的一种结构形式，结合震害调查 ，指出了RC框架抗震设计中的分析方法，安全度，填充墙的影响及破坏模式和适应高度等几个方面存在的问题，并提出了相关的改进意见和建议。     

基于OpenSees的填充墙RC框架结构数值模型

基于Open Sees软件建立填充墙RC框架结构数值模型,钢筋混凝土梁柱单元采用集中塑性单元,其中梁柱中部采用弹性梁柱单元,梁柱端部采用零长度弹簧单元来模拟塑性铰,采用改进的Ibarra-Medina-Krawinkler退化模型模拟塑性铰的非线性,采用两对等效角撑模型(仅受压)模拟填充墙,采用Ibarra-Medina-Krawinkler退化模型模拟填充墙的非线性,建立了填充墙RC框架结构的非线性数值模型,与单层单跨填充墙RC框架试件的低周反复加载试验结果进行对比分析,验证了建立的填充墙RC框架结构数值模型的正确性,为建立填充墙RC框架结构的抗地震倒塌能力评估研究奠定基础。     

考虑SSI和填充墙刚度效应的RC框架结构抗震性能研究

以满足现行设计规范要求的某一10层填充墙竖向布置不规则的钢筋混凝土框架结构为研究对象,运用SAP2000模拟计算不同场地条件下该结构在地震作用下的响应规律.分别对在刚性地基假定上不考虑填充墙的刚度效应、在土-结构相互作用(SSI)基础上不考虑填充墙的刚度效应、在刚性地基假定上考虑填充墙的刚度效应以及同时考虑SSI和填充墙的刚度效应4种不同情况进行动力时程分析,对比研究该结构的抗震性能.对比结果表明:1)在大震作用下,在SSI效应的基础上考虑填充墙的刚度效应会使SSI效应更加显著,对RC框架结构的层间位移角响应存在不利影响,采用刚性地基假定、忽略填充墙的刚度效应对结构是偏于不安全的.2)对结构进行倒塌分析,在SSI效应基础上考虑填充墙的刚度效应使结构的塑性变形向楼层底层集中更加明显,结构倒塌的峰值明显降低,且随着场地土变软,结构的倒塌峰值越低.因此,建议设计人员在该类钢筋混凝土框架结构的设计中增加底层柱的延性确保结构在地震作用下的变形需求.     

考虑人行激励影响的钢筋混凝土框架教学楼动力性能研究

对钢筋混凝土框架教学楼结构进行人行激励实测试验.考虑楼梯对主结构的作用,建立不考虑填充墙影响和考虑填充墙影响的两种有限元模型,通过计算自振周期与实测自振周期进行对比,修正两种有限元模型.通过不同的活载取值分别考虑静止人群荷载、空载和人行激励荷载3种工况,采用IDA分析方法进行动力计算,对比分析上述两种模型在3种工况下的地震动力响应,研究填充墙对结构有限元模型动力性能的影响.计算结果表明,对于考虑人行激励影响的钢筋混凝土框架教学楼结构进行IDA分析时需要考虑填充墙的影响;结构在空载工况下最为有利,静止人群荷载工况次之,人行激励荷载工况下最为不利.     

填充墙对框架结构抗震性能影响分析

通过对填充墙与框架结构的相互作用进行分析,就填充墙对框架主体结构的抗震性能的不利和有利影响因素进行了归纳和总结,供设计人员参考。     

连接条件对填充墙倒塌影响的数值模拟分析

为了考察填充墙与主体框架不同连接条件对填充墙抗地震倒塌性能的影响,利用ABAQUS结构非线性分析软件,通过自接触和连接弹簧失效模拟框架填充墙在地震作用下的倒塌过程.采用离散式建模方法,将砂浆等效为三向砂浆弹簧.模拟分析结果表明:填充墙与框架梁刚性连接或柔性连接、与框架柱柔性连接均可以有效提高填充墙的抗倒塌能力.其中填充墙与框架梁、柱均设置合理柔性连接时其防倒塌能力最好.     

基于改进IMK恢复力模型的填充墙RC框架结构地震易损性分析

为了对填充墙RC框架结构在设防大震下的抗震能力进行评估,采用OpenSees有限元软件,建立了填充墙RC框架结构的数值模型,其中,梁柱构件采用基于改进IMK恢复力模型的集中塑性铰单元进行建模,填充墙用双对角斜撑受压杆模拟,并采用基于Clough模型的桁架单元建模。以填充墙的不同布置方式作为参数,设计了4种模型,对模型进行了44条地震波下的增量动力时程分析和倒塌易损性分析。结果表明,底层不布置填充墙的模型和底部两层各有一跨布置填充墙的模型不满足我国规范中"大震不倒"的性能要求,在实际工程中应尽量避免运用此类型的框架结构,需要对已有的此类结构进行加固处理。     

利用有限元分析框架与填充墙的协同作用

以多种单元共同集成总刚分析框架与填充墙的协同作用 ,计算出框架杆元的内力 ,与不考虑填充墙的协同作用的计算结果进行比较。