填充墙外廊式RC框架结构倒塌振动台试验研究

为研究外廊式RC框架结构体系中填充墙对结构抗地震倒塌性能的影响,以汶川地震中倒塌的漩口中学教学楼为原型,进行了一个缩尺比例为1∶4的外廊式框架结构模型振动台试验,得到了结构地震倒塌的全过程现象和破坏倒塌机制。试验结果表明：模型结构在振动台上的倒塌始于结构底层教室侧纵向框架柱的破坏,该侧框架柱破坏位置集中在柱端和半高填充墙位置处,形成明显塑性铰;之后,纵向另外两榀框架柱相继失效,造成结构底层率先倒塌,继而产生更大范围的逐层连续倒塌,与实际震害的倒塌模式基本一致。进一步利用ABAQUS有限元软件,建立了有无填充墙外廊式框架结构的数值模型,进行了底层柱剪力和塑性铰分布情况分析,结果表明,半高填充墙对柱的约束效应对结构损伤分布和破坏机制产生较大影响,建议在设计中应考虑填充墙的刚度,避免半高填充墙与柱的硬连接布置。     

填充墙钢筋混凝土框架结构基于位移的改进抗震设计方法

按现行抗震规范设计的底部空框架填充墙钢筋混凝土框架结构,可能无法实现“强柱弱梁”的预期延性破坏机制。为此,建立了填充墙与主体框架协同作用的等效斜撑-框架模型,改进等效单自由度体系阻尼比与刚度的确定方法,提出了填充墙钢筋混凝土框架结构基于位移的抗震设计方法;针对底部为空框架的填充墙钢筋混凝土框架结构进行不同性能目标下的静力推覆分析,实现其“使用良好”、 “修复后使用”和“防止倒塌”性能水平的抗震设计。采用动力弹塑性时程分析方法和能力谱法验证了基于位移的改进抗震设计方法的有效性。分析表明,应用基于位移的改进抗震设计方法,可综合考虑填充墙对主体框架的利弊作用,实现结构性能抗震设计目标。     

汶川地震钢筋混凝土框架结构震害及对策

汶川大地震造成了部分钢筋混土框架结构的严重破坏和倒塌,震害包括结构的整体倒塌、部分倒塌、薄弱层倒塌、底层柱的柱顶和柱底的弯曲破坏、短柱的剪切破坏、框架梁端的弯曲破坏等等;此外原先抗震设计时不被注意的楼梯出现受拉破坏,有的甚至被拉断;填充墙是框架结构破坏严重的非结构构件。框架结构这些震害产生的原因多种多样,如实际地震影响烈度大大超过设计设防烈度、建筑的施工质量问题、设计不合理（刚度突变,强梁弱柱）,等等。在对倒塌破坏的框架的震害进行深入分析后,本文提出了解决框架结构抗倒塌的方法：加强柱的抗震设计、适当布置抗震墙、采用隔震或消能减震技术。楼梯设计时应考虑地震下楼梯受力情况,采用刚性连接时,要求计算出楼梯地震效应,并进行配筋;楼梯一端与结构采用滑动连接时,可消除楼梯地震作用下的内力,设计时可不考虑地震影响;加强结构填充墙抗震性能,确保罕遇地震下不致倒塌伤人。     

基于易损性的RC空间框架填充墙结构连续倒塌能力分析

为研究填充墙对RC空间框架抗竖向连续倒塌能力的影响,对一栋6层双跨RC框架结构采用OpenSees有限元软件进行了建模,利用集中塑性的beamWithHinges单元模拟填充墙的性能。考虑到结构的不确定性,在有限元模型的基础上采用改进的拉丁超立方体抽样法获得了性能不同的100个纯框架结构和100个框架填充墙结构,并采用PDA方法和竖向IDA方法对取得的样本进行了易损性分析和对比。分析结果表明：填充墙提高了框架结构的抗倒塌能力,发生连续倒塌概率相同的情况下,框架填充墙结构的承载能力要比纯框架结构的高10%~20%。此外,两种分析方法对纯框架结构的抗连续倒塌能力分析差别较小,而对于带填充墙的框架结构,PDA方法计算结果则偏于保守。     

考虑全填充墙作用的钢筋混凝土框架抗连续倒塌性能分析

为探究钢筋混凝土(RC)全填充墙框架在边中柱失效情况下的抗连续倒塌性能及其承载力计算方法,基于已有试验和有限元程序OpenSees建立宏观有限元数值模型展开研究。数值模型中的梁柱采用基于力的纤维梁单元模拟,填充墙则转化为等效斜撑并用桁架单元进行表征。填充墙宏观模型涉及等效斜撑的宽度、数量和相应材料属性的确定,为此对比了不同等效斜撑模型的适用性,确定了一种连续倒塌工况下全填充墙的宏观模拟方案。进而利用验证的数值模型,揭示全填充墙框架防倒塌的荷载传递机制,并研究了层数和填充墙砌体抗压强度对抗倒塌性能的影响。结果表明：全填充墙框架荷载主要通过墙体对角传递且全填充墙会与周围框架形成一种桁架机制;随填充墙砌体抗压强度降低,结构抗力峰值呈下降趋势。最后,以填充墙和周边框架竖向承载刚度比为基本参数,建立了通过求得填充墙和框架刚度以及纯框架理论弯曲承载力,便可快速评估规则RC填充墙框架防倒塌能力的回归模型。     

足尺水泥聚苯模壳格构式混凝土填充墙钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

为研究水泥聚苯模壳(EPSC)格构式混凝土填充墙钢筋混凝土(RC)框架的抗震性能,对一足尺单层EPSC格构式混凝土填充墙RC框架模型进行了振动台试验。试验中考虑了墙体开洞及墙体与RC框架的连接方式,研究了不同强度地震动作用下模型结构的动力特性、加速度反应、位移反应、层间剪力和动应变反应。研究结果表明：连续强震动作用下EPSC裂缝数量较多,部分格构柱水平开裂,而RC框架未发现损伤,EPSC格构式混凝土填充墙RC框架具有良好的抗震性能;模型最大层间位移角仅为1/513,格构式混凝土墙体的存在极大增强了RC框架的抗侧刚度;墙体与RC框架设置不同间距、长度的拉结筋均能提高墙体的平面外稳定性能,可控制墙体与框架协同工作。     

不同连接方式砌体填充墙钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

填充墙的构造形式对框架结构的抗震性能影响较大。试验设计了7榀足尺的单层单跨钢筋混凝土框架,其中6榀为带加气混凝土砌块填充墙框架,1榀为空框架,对其进行低周反复荷载作用下的抗震性能试验。填充墙与框架的连接方式采用柔性连接和刚性连接两种。柔性连接填充墙的变化参数主要包括构造柱的构造形式和数量、框架柱中拉结筋的设置与否和填充墙上设置竖向缝的数量。分析了不同填充墙构造形式框架的破坏特征、荷载 位移滞回曲线、骨架曲线、位移延性系数、刚度退化、耗能能力。结果表明：柔性连接填充墙框架的抗震性能介于刚性连接填充墙框架和空框架之间;对于柔性连接填充墙框架,填充墙的构造措施对框架结构的抗震性能有一定的影响,但影响不大。     

砌体填充墙RC框架结构平面内抗震性能有限元模拟

砌体填充墙RC框架结构是我国建筑结构中普遍采用的结构形式,历次地震震害表明填充墙的刚度效应和约束效应改变了主体结构的传力机理,导致整体结构的严重破坏。为了分析其砌体填充墙RC框架侧向承载力和刚度,研究砌体填充墙与RC框架之间的相互协同工作机理和砌体填充墙的开裂模式以及砂浆层的滑移,该文利用三维实体单元和基于表面的粘性接触面模型和摩擦原理,建立一种能够较好地模拟其平面内抗震性能的分离式有限元模型。对一个已有试验分别建立普通有限元模型和分离式有限元模型,二者的分析结果与试验结果的对比表明,分离式有限元模拟方法可以更加准确地预测砌体填充墙RC框架结构的侧向承载力和刚度,并且可以有效地模拟出砌体填充墙的开裂模式,通过塑性应变可以判断出RC构件的失效。     

预压装配式预应力混凝土框架边柱拆除时抗连续倒塌性能试验研究与理论分析

对一榀二层二跨预压装配式预应力混凝土(PC)平面框架进行了静力拆除底层边柱的试验及理论分析,探究了裂缝发展、变形能力、破坏模式及连续倒塌机理。根据试验框架达到极限承载力时的状态,提出了边柱失效时简化的结构抗力分析模型,并推导出结构抗倒塌极限承载力的计算方法; 基于能量法建立近似的动力响应评估模型,根据试验框架静力加载荷载-位移曲线近似得到其在边柱瞬时失效时的动力响应曲线。结果表明:框架的受力过程可分为弹性、弹塑性、塑性铰以及倒塌4个阶段; 加载时试件的混凝土裂缝开展及破坏集中在失效边柱相邻区域框架梁两侧梁端结合部,除失效边柱外,其余框架柱以及失效柱远离区域框架梁端基本完好; 框架在小变形阶段按梁机制受力,存在压拱效应及空腹效应; 在大变形阶段不能按悬链线机制受力,由梁的受弯机制和空腹机制共同抵抗不平衡荷载; 边柱失效时预压装配式预应力混凝土框架最大抗力达到60.9 kN,最终倒塌位移为430 mm,梁端转角为10.0°～15.3°,具有较好的抗连续倒塌能力。     

框架结构填充墙的概念设计

先总体阐述了填充墙对框架主体结构的受力影响,然后重点研究了填充墙的约束效应和面外倒塌机理问题,并提出相应的设计建议,以提高框架结构的抗震性能。     

钢筋混凝土吊脚楼平面框架结构抗震性能试验研究

为研究坡地吊脚框架结构的抗震性能,设计了一栋7层的典型RC（钢筋混凝土）吊脚框架结构,提取顺坡向下部3层2跨平面框架子结构(缩尺比例为1/3)为试验对象,开展吊脚平面框架结构的拟静力试验,观察其裂缝开展过程以及破坏形态,分析其滞回性能、承载能力、延性和损伤路径等抗震性能,并探讨吊脚层的破坏形态。结果表明：子结构呈梁柱分别出现塑性铰的破坏模式,首先在第2层的梁端形成塑性铰,接着在吊脚短柱的下端、与该柱相邻的梁端以及第3层中柱的顶端出现塑性铰,最终破坏以吊脚短柱的混凝土压溃、梁端混凝土脱落以及第3层中柱顶端两侧混凝土剥落为标志;子结构吊脚层的破坏路径为由短柱沿斜坡向下至吊脚长柱发展,第2层的破坏路径为从中柱向两侧边柱发展;子结构吊脚短柱的破坏仍以弯曲破坏为主,合理的设计可实现短柱的强剪弱弯破坏模式;吊脚层各柱抗侧刚度的不均匀性导致了结构的吊脚层柱破坏程度的差异,破坏主要集中于吊脚短柱的下端以及与其相邻的梁端。为防止局部严重损伤,宜改善吊脚层各柱间抗侧刚度的不均匀性。     

框架结构抗倒墙的工作机理

结合框架结构在地震作用下的倒塌破坏分析,简单介绍了框架结构抗倒塌能力的主要影响因素及目前常用的分析方法,指出增加框架结构的意外安全储备是提高其抗倒塌能力的有效途径.受到实际震害的启发,提出将具有滞后受力和备用传力路径等特性的部分填充墙作为抗倒墙使用,并介绍了抗倒墙的基本要求.通过仿真计算比较了纯框架结构、布置填充墙的框...     

刚性连接钢框架-内填剪力墙结构滞回性能试验研究

为研究钢框架-钢筋混凝土剪力墙结构（SRCW）的抗震性能,以一榀1：3比例的两层刚性连接钢框架-内填钢筋混凝土墙试件为研究对象,进行水平荷载下的滞回性能试验。根据试验结果分析了剪力墙的裂缝开展过程和破坏模式、结构抗侧刚度的变化、结构的延性等整体性能;钢框架柱的受力及变形、中梁受力及传力、剪力墙变形、剪力钉变形特性等局部性能。结果表明：结构具有较高的强度储备;良好的延性和耗能能力;试件的破坏模式为两柱脚形成塑性铰,一层剪力墙两底角部混凝土的压碎,一层剪力墙正好在暗梁上方形成水平裂缝,显示出明显的弯曲破坏模式。试验研究结果为研究SRCW结构的破坏机理、指导工程设计提供了合理的理论依据。     

汶川地震中填充墙钢筋混凝土框架结构抗震性能思考

填充墙钢筋混凝土框架结构系指钢筋混凝土框架结构中为了围护或分隔房间在柱间嵌筑砖或其它砌块填充墙体而形成的一种复杂组合结构。已有的研究表明,填充墙对框架结构的承载力、刚度、变形性能及整个建筑物的动力特性均有很大的影响。目前中国的设计规范中对于填充墙与框架的协同工作无量化的设计方法。汶川大地震中大量填充墙框架结构发生不同程度的损坏,该类建筑的表现极大地丰富了人们对其抗震性能的认识。详细介绍了地震中填充墙框架结构的各种表现,试图分析其破坏机理,在此基础上为该类建筑物的抗震设计提出建议。     

Capacity design for composite partially restrained steel frame‐reinforced concrete infill walls with concealed vertical slits

This paper presents an innovative capacity‐based design procedure that aims to achieve the ideal seismic performance for the composite partially restrained (PR) steel frame‐reinforced concrete (RC) infill wall with concealed vertical slits (PSRCW‐CVS). The proposed method adopts the direct capacity design principles and preselected preferred plastic mechanism such that the RC infill wall undergoes ductile failure prior to the other steel components in the event of a rare‐level earthquake (i.e., earthquake with a 2% probability of exceedance in 50 years). Based on the ultimate resisting capacity of RC infill walls, the free‐body diagrams and simplified design formulae for the surrounding steel components, including the vertical boundary element (VBE), horizontal boundary element (HBE), PR connection, and shear connectors, were proposed. To demonstrate the reasonability of the capacity‐based design procedure, a five‐story PSRCW‐CVS structure was designed according to the proposed design method, followed by a series of nonlinear time history analyses. The overall seismic response of this example was evaluated in terms of story displacement, interstory drift ratio, residual story displacement, and residual interstory drift ratio. The proposed method yielded a more uniform interstory drift ratio distribution along the height of the five‐story PSRCW‐CVS structure. Structural damage was controlled by achieving the preselected preferred plastic mechanism.     

The influence of infilled panels in retrofitting interventions of existing reinforced concrete buildings: a case study

During the seismic events occurred in the last decades, the existing reinforced concrete (RC) building stock has often exhibited a significant brittle collapse of joints and secondary elements such as infill walls. A quite common strategy, in the attempt of mitigating this vulnerability, is the generalised implementation of strengthening interventions on the structural elements, even in the absence of a complete seismic assessment procedure. This paper presents some considerations about the effects induced by strengthening interventions involving the tying of the infill panels to the RC frame. Within this context, an appraisal of the actual displacement capacity and the possible alteration induced on the global collapse mechanism is provided. The analyses and discussion of results are presented with reference to an actual case study concerning a school building, which was part of a wide vulnerability assessment investigation performed in the Province of Foggia, Italy. In particular, seismic analyses performed using nonlinear static analysis procedures on the strengthened configuration and on the original structure are critically compared and discussed.     

传统风格建筑RC-CFST组合框架拟动力#br# 试验及弹塑性地震反应分析

对一缩尺比为1/2的传统风格建筑钢筋混凝土(RC)-钢管混凝土(CFST)组合框架模型进行El Centro波、Taft波、兰州波及汶川波等地震波作用下的拟动力试验,得到该模型的自振频率以及加速度、位移和应变等动力响应。分析模型结构的破坏过程、恢复力特征曲线及变形能力等抗震性能。研究表明：乳栿为模型结构的第一道抗震防线;随着输入地震波加速度峰值的增加,框架模型的自振频率下降,加速度放大系数逐渐减小,模型结构的恢复力特征曲线呈现出一定程度的“捏缩”效应。由应变分析可知,金柱纵筋先于檐柱纵筋屈服;乳栿和混凝土柱为模型结构的主要耗能构件。基于试验研究结果,采用有限元分析软件SAP2000对试验模型框架进行弹塑性地震反应分析,计算结果与试验实测结果吻合较好。计算分析结果表明：模型框架的出铰顺序依次为乳栿两侧、金柱柱底、檐柱柱底、金柱CFST柱底部及檐柱CFST柱底部。在峰值加速度为0.70g的El Centro波作用下,模型柱架的极限弹塑性层间位移角与规范规定的限值较为接近,表明框架结构具有较高的抗震安全储备。     

钢筋混凝土柱地震破坏模式及考虑剪切变形的抗震性能研究进展

强震作用下钢筋混凝土（RC）柱如果设计不合理、抗剪措施不当或缺乏必要的抗震构造等会发生低延性的弯剪或剪切破坏,进而引发结构发生局部或整体倒塌,造成重大损失。为研究弯剪和剪切型RC构件的地震损伤机理和抗震性能,总结了RC柱的主要地震破坏模式、破坏模式判别方法以及剪切变形对柱抗震性能影响的研究进展。结果表明：RC柱的地震破坏模式主要有弯曲、剪切及弯剪型三种,其中弯剪破坏模式的界定和判别是研究的难点和重点;剪切变形对弯剪型RC柱抗震性能的影响主要体现在塑性变形阶段,但定量分析该影响的方法目前仍以经验模型为主,缺乏相对统一的力学模型。此外,已有的相关研究忽略了复杂的地震作用（即往复荷载作用历史）对柱破坏模式和损伤特性的影响,这需要在今后的研究中予以重点关注。     

全装配式钢筋混凝土框架-剪力墙结构抗震性能试验研究

为研究采用预制剪力墙、预制框架的全装配式RC框架-剪力墙结构的抗震性能,对2榀1/2比例两层两跨RC框架-剪力墙结构子结构模型试件（其中1榀为全装配试件PCFW2,1榀为全现浇对比试件RCFW）进行了低周反复荷载试验,分析了结构的破坏机制、破坏形态、塑性铰开展、滞回性能、位移延性、刚度退化和耗能能力等。结果表明：全装配式试件PCFW2与全现浇对比试件RCFW的开裂荷载相当,破坏过程和最终破坏形态基本相同;灌浆套筒、约束浆锚可有效传递钢筋应力;全装配式试件PCFW2整体性良好,其屈服荷载、峰值荷载、极限荷载均略大于全现浇对比试件RCFW的相应值,但相差不超过13.0%,位移延性系数较全现浇试件RCFW的略低。在大部分受力阶段,试件PCFW2耗能优于试件RCFW。建议全装配式框架-剪力墙结构中剪力墙的边柱（或边缘）纵筋,采用灌浆套筒连接,其余部分采用约束浆锚搭接连接,而框架湿节点处的后浇混凝土采用微膨胀混凝土。     

大跨异形钢连廊连体结构振动台试验研究

为研究高烈度区大跨异形钢连廊连体结构的抗震性能,开展1/30缩尺模型的模拟地震振动台试验。通过33个工况,分析连体结构的破坏特征、动力特性、加速度、位移和应变响应。结果表明：8度多遇和设防地震作用下,连体结构未发生破坏,自振频率无明显改变,基本为弹性状态;随着地震动强度的增大,连体结构的损伤逐渐累积,自振频率逐渐下降,主楼和附楼I的加速度放大系数逐渐减小,钢连廊与附楼I连接处发生微小裂缝,钢连廊跨中的竖向加速度放大系数先减小后增大,同时钢连廊对竖向振动放大效应明显,且带有明显的扭转反应;8度罕遇地震作用下,主楼和附楼I的剪力墙、框架柱出现裂缝,钢连廊与附楼I连接处的破坏加剧,其竖向自振频率下降了3.37%。连体结构的薄弱处位于钢连廊与附楼I的连接处,该处发生局部锚固破坏。连体结构的层间位移角未超过抗震规范的限值,满足“小震不坏”和“大震不倒”的抗震设防要求。