装配式AAC砌体填充墙平面外抗震性能分析

为了适应国家绿色建筑和装配式建筑的发展,减少地震中填充墙的平面外破坏,采用ABAQUS有限元程序研究了装配式AAC砌体填充墙的平面外抗震性能。进行了不同工况下足尺有限元模型的模拟,分析了填充墙高厚比、配筋率及填充墙与框架间连接方式对其平面外抗震性能的影响,以峰值、极限状态下的荷载与跨中位移评定其平面外抗震性能。分析结果表明:采用ABAQUS进行填充墙平面外抗震性能数值模拟与试验结果吻合较好;填充墙高厚比越小,平面外承载力越大,当高厚比小于10时,墙体延性大幅下降;填充墙配筋率和承载力近似呈正比关系,但当配筋率大于0.2%时,墙体延性也会下降;高厚比在15~20和配筋率在0.1%~0.2%范围内,填充墙呈适筋延性破坏模式;填充墙与框架之间布置双向柔性连接约束,墙体具备一定延性,墙体平面外承载力较单向连接件布置有所提升。     

蒸压加气混凝土砌块砌体填充墙框架结构抗震性能试验

为进一步改善框架结构平面内和平面外抗震性能,本文提出带X形斜撑的新型砌体填充墙构造方案,并进行了4榀蒸压加气混凝土砌块砌体填充墙框架结构试验,以研究墙体构造措施和墙-框连接方式对框架结构抗震性能的影响。首先进行平面内水平低周往复荷载试验,随后进行历经平面内损伤的平面外单调静力加载试验,最后进行承载力、刚度退化和耗能能力等抗震性能指标的分析。结果表明:墙-框柔性连接方案下,填充墙框架结构的平面内及平面外水平承载力和初始刚度均小于刚性连接方案,而变形能力、耗能能力和位移延性等性能指标均比刚性连接表现更好;墙-框柔性连接且填充墙带X形斜撑框架结构的平面内及平面外抗震性能指标均有明显改善,更有利于抗震。     

地震作用下钢筋混凝土框架-填充墙相互作用分析

对带填充墙的钢筋混凝土框架结构进行数值分析,研究填充墙体对框架结构抗震性能的影响。采用有限元软件ABAQUS建立了填充墙框架结构模型,通过数值模拟分别分析了墙体开洞、墙体材料以及填充墙与框架的连接形式在多遇和罕遇地震下对填充墙框架动力响应及损伤的影响。分析结果表明:刚性连接下的填充墙对框架产生了刚度效应,使得其自振周期为纯框架的0.2~0.7倍,导致在地震作用下的响应增大,但填充墙对框架的约束效应限制了框架柱的变形,增大了结构的抗侧承载力;罕遇地震下填充墙与框架存在复杂的相互作用,开洞填充墙对框架柱产生了约束作用,减小了柱的计算高度,满布填充墙对框架产生斜压杆效应,导致柱端出现附加剪应力容易出现剪切破坏。柔性连接下的填充墙对框架的自振周期影响很小,在进行抗震验算时可不进行自振周期折减,在多遇和罕遇地震波作用下的动力响应以及损伤均与纯框架类似,与抗震规范的设计计算吻合,同时也可避免填充墙的破坏。     

考虑墙-框连接刚度影响的填充墙框架结构抗震性能分析

历史震害表明,填充墙与框架的连接刚度对框架结构的抗震性能有重要影响。我国《建筑抗震设计规范》(2010)建议"框架结构中的砌体填充墙,宜与柱脱开或采用柔性连接",但对二者的具体连接刚度,规范并没有做出明确规定。运用ABAQUS软件,对前人开展的考虑填充墙与框架连接影响的框架结构拟静力试验进行数值模拟,对比分析填充墙框架结构破坏特征及滞回曲线等抗震性能指标,验证了有限元模型的可靠性。基于某典型框架结构,建立不考虑填充墙、考虑填充墙与框架不同连接刚度的框架结构有限元模型。模态分析表明,连接刚度对框架结构的频率影响较小,结构的动力特性趋于一致;多遇地震和罕遇地震作用下的弹塑性时程分析表明,合适的连接刚度可以提高结构的抗震性能。研究可为框架结构的抗震设计提供参考。     

基于等效弹簧单元的砌体填充墙框架结构有限元分析

针对当前砌体填充墙框架结构数值模拟中缺乏简单有效的填充墙建模方法,缺少对填充墙-框架刚性连接和柔性连接的考虑等问题,提出了基于等效弹簧单元的填充墙框架结构有限元分析方法。首先,将填充墙框架结构拆分成空框架和等效约束填充墙,其中等效约束填充墙综合考虑了填充墙对框架柱的侧向约束,以及主体框架对填充墙的闭合约束;其次,在粉煤灰空心砌块墙体及砌体填充墙框架结构水平往复荷载试验的基础上,分析了墙-框刚性连接与柔性连接情况下等效约束填充墙的力学性能,提出了填充墙的滞回曲线模型及等效弹簧有限元分析模型;最后,分别进行了刚性连接和柔性连接填充墙框架结构水平单调荷载作用下的有限元试验拟合。计算结果表明:等效弹簧单元能够有效模拟等效约束填充墙的工作,且建模方式简便易行,特别适用于砌体填充墙框架整体结构的数值模拟分析。     

考虑墙-框连接方式的砌体填充墙框架结构有限元计算及试验对比

墙-框柔性连接可减小墙-框相互作用,减轻填充墙破损程度,其相关研究具有重要的理论和工程意义。针对砌体填充墙框架结构有限元建模问题,本着简单高效的原则,提出了一种考虑墙-框连接方式的有限元建模方法:采用平面应力单元模拟填充墙,非线性弹簧单元模拟填充墙与框架梁、柱的连接。在粉煤灰空心砌块砌体填充墙框架结构水平往复荷载试验的基础上,分别进行了刚性连接和柔性连接填充墙框架结构水平往复荷载作用下的有限元分析。计算结果表明:利用有限元建模方法计算得到的滞回曲线和试验滞回曲线吻合较好,能够有效模拟填充墙开裂及破坏过程,反应不同连接方案时墙-框相互作用的特点,为砌体填充墙框架结构提供了一种新的建模思路。     

BFG增强蒸压加气混凝土砌块填充墙框架抗震性能试验研究

大量震害表明,在强震作用下传统填充墙框架结构的填充墙与框架之间相互作用非常复杂,破坏严重。为改善填充墙框架结构的抗震性能,本文采用适应我国墙材革新所倡导的蒸压加气混凝土砌块作为墙体材料,利用玄武岩纤维格栅(BFG)替代钢筋作为填充墙墙体内的拉结材料,设计了两种不同的填充墙与框架的柔性连接方式,对填充墙框架进行了拟静力试验研究。分析了其破坏特征、滞回曲线特性、骨架曲线、墙体延性、强度衰减、刚度退化以及累积耗能。结果表明,在水平荷载作用下,采用柔性连接方式的填充墙对框架承载能力影响不大,不会因框架在平面内发生较大位移而导致墙体严重破坏,且采用本文提出的平板连接方式的填充墙对框架抗侧刚度几乎没有影响,其破坏模式更为合理;同时,墙体内配置的玄武岩纤维格栅延缓了墙体的开裂,对墙体变形构成有效约束。     

空腔结构砌体复合填充墙钢框架极限承载力分析及抗震计算

系统地研究了新型空腔结构材料钢结构住宅体系中空腔结构砌体复合填充墙与钢框架的屈服准则、破坏机构以及极限承载力计算，同时分析了空腔结构砌体复合填充墙钢框架水平地震力的计算与分配以及相应的变形，最后研究了在水平地震作用下填充墙墙体开裂后对填充墙框架刚度的影响。     

填充墙RC框架结构地震破坏机理及关键抗震措施研究

汶川8.0级特大地震等震害调查结果显示,通常被认为其抗震设计问题已经解决且具有较强抗震能力的RC框架结构,却突出地表现出"强梁弱柱"、"薄弱层"、"短柱失效"等一系列超出抗震设计初衷的灾难性破坏形式。本文以汶川漩口中学倒塌的RC框架结构教学楼的典型震害为背景,通过典型双跨填充墙RC框架结构单元伪静力试验及框架结构模型地震模拟振动台对比试验,结合理论分析和数值模拟,研究了填充墙对RC框架结构破坏机理的作用机制,分析了现浇楼板对实现"强柱弱梁"破坏机制的影响规律,提出了可有效改善RC框架结构抗倒塌机制的技术措施及设计建议。论文主要完成了以下工作:(1)以汶川漩口中学倒塌的教学楼为原型,设计完成了考虑楼板及填充墙影响的4个1/2缩尺的单层两不等跨填充墙RC框架结构模型伪静力试验,研究了2类填充墙材料、3种布置方式对框架结构整体强度、刚度及延性的影响规律,揭示了填充墙及现浇楼板对框架结构不同地震破坏模式的作用机理。(2)基于填充墙RC框架结构伪静力试验结果,采用DIANA非线性有限元分析程序,实现了填充墙与框架间相互作用模拟;分析了填充墙与RC框架结构的相互作用机理,研究了填充墙对典型双不等跨RC框架结构破坏及倒塌模式的影响规律。(3)基于填充墙RC框架结构伪静力试验结果,结合理论分析及非线性有限元数值模拟,系统研究了填充墙RC框架结构中的"短柱"破坏机理。选取实际工程中常用的粘土砖、加气砌块、蒸压砖等3种砌体材料,定量研究了不同填充墙砌筑材料、墙-框界面刚度及填充墙布置高度对RC框架结构"短柱"破坏模式的影响规律,提出了可实现避免短柱破坏的理论判别公式及设计措施。(4)研究提出了可显著提升框架结构整体抗倒塌能力的现浇楼板四角与梁柱有限断开的抗震设计措施。按现行规范设计制作了2个2×2跨、1/5缩尺的4层填充墙RC框架结构模型,通过地震模拟振动台对比试验,验证了横向两不等跨RC框架结构中填充墙及现浇楼板对破坏模式的不利影响;通过振动台试验与伪静力试验及实际震害现象对比分析,揭示了现浇楼板以及填充墙对框架结构破坏模式的作用机理;通过两RC框架结构模型破坏模式对比试验及非线性数值模拟分析,进一步证实规范中试图提高柱端弯矩增大系数的设计方法并不能有效实现预期的"强柱弱梁"破坏机制,而现浇楼板四角与梁柱有限断开的措施可明显提高框架结构的整体抗震性能,有效延迟框架柱的破坏。     

填充墙RC框架结构加固方法的研究现状及展望

综述了用于提高填充墙钢筋混凝土(RC)框架结构抗震性能和改善结构损伤模式的几类加固措施,从工艺、加固效果和破坏形式3个角度进行了分析.在建筑结构设计过程中,填充墙通常被视为一种典型的脆性非均质非结构构件,忽视了填充墙与RC框架之间的相互作用.地震调查报告表明,在结构遭受地震作用时,填充墙通常先于钢筋混凝土框架发生破坏,...     

横墙对框架结构动力响应的影响分析

填充墙具有显著的刚度和承载力贡献。建筑结构震害调查发现,不开洞横墙的破坏程度远小于开洞纵墙的破坏程度,从宏观现象可判断大部分多层建筑的破坏主要由结构纵向运动造成。为研究横墙在地震作用下的性能及其对结构整体动力响应的影响,以经受2021年5月21日云南漾濞6.4级地震震害的花椒园小学教学楼为研究对象,按当地抗震计算参数进行弹塑性时程分析。采用等效斜压杆模拟横向填充墙,设置无填充墙框架结构、带黏土砖墙的框架结构、带空心砖墙的框架结构和带加气混凝土砌块填充墙的框架结构模型,选取10组地震波横向输入。研究结果表明,4种结构自振周期均处于具有统计学意义的平台段,平均加速度响应较接近,质量和刚度变化不会使结构加速度产生规律的变化;受结构自重影响,无填充墙的框架结构底部剪力小于带填充墙的框架结构,带填充墙的框架结构位移远小于无填充墙的框架结构;带有多道不开洞横墙的多层框架结构的破坏主要是由结构纵向破坏引起的。     

芦山地震和汶川地震中空心砖填充墙震害反思

空心砖砌体填充墙框架结构是我国现阶段应用广泛的建筑结构形式之一。2008年四川汶川地震和2013年四川芦山地震中,不同地震烈度区均有大量填充墙框架结构发生不同程度的震害。基于广泛且深入的现场调研,系统介绍了空心砖填充墙的震害特征,并探讨了其震害原因。研究发现,空心砖砌体填充墙在地震中极易发生破坏,即使在地震烈度相当于或低于设防烈度的地区,空心砖砌体填充墙的震害亦非常普遍。空心砖砌体强度低、门窗洞口或墙内管线对填充墙的削弱、以及楼梯间形成的抗震薄弱部位等都是造成空心砖填充墙极易发生震害的原因。现行规范所规定的拉结筋、构造柱和水平系梁等抗震构造措施,对防止地震中填充墙整体平面外坍塌有一定的贡献,但不能有效改善填充墙自身平面内的拉压承载能力。空心砖填充墙发生严重破坏时,框架梁柱可能仍完好无损。建议抗震设防类别为甲类、乙类和装修标准很高的丙类建筑,不宜采用空心砖砌体填充墙。     

基于滑楔连接的新型填充墙设计与抗震性能数值模拟

为了减轻填充墙与框架在地震中的不利相互作用,提出一种采用滑楔连接件的柔性填充墙框架结构设计方案.采用ABAQUS建立滑楔连接框填结构有限元模型,与满砌填充墙在平面内滞回性能、平面内外耦合性能、墙框局部损伤及填充墙整体损伤等方面进行了对比分析.模拟结果表明,和满砌填充墙相比,采用滑楔连接减轻了填充墙与框架平面内相互作用产...     

阻尼器连接填充墙在柔性框架结构中的应用研究

阻尼器连接填充墙采用黏滞阻尼器与主体框架结构连接,是一种新型填充墙与框架的柔性连接方式,能满足柔性框架结构的大变形需求.为使得阻尼器连接填充墙达到最优的力学性能,结构布置和构件力学参数的选择十分重要,采用有限元软件ABAQUS分别建立了柔性钢框架结构和阻尼器连接填充墙-框架结构的有限元模型,考察不同阻尼系数阻尼器连接填...     

填充墙对底框结构地震反应的影响

为研究填充墙对底层框架多层砌体房屋地震反应的影响,以典型的填充墙-底层框架多层砌体房屋为基础,建立有限元计算模型并进行了弹塑性动力时程分析。根据不同模型的计算结果以及填充墙的刚度和强度,分析了填充墙对底层框架多层砌体房屋自振周期、地震作用下房屋整体变形、底层框架的损伤以及填充墙与底层框架相互作用的影响。计算结果表明：填充墙对房屋整体地震反应产生明显影响,其影响不能忽略。在上部砌体结构质量和刚度不变的情况下,结构自振周期随着填充墙刚度的增加而降低;随着填充墙与底层框架之间连接作用的增强,结构整体的变形减小,底层框架的损伤增大。当填充墙与底层框架之间采用弱连接时,采用强度较高的填充墙可以提高结构整体的变形能力,从而提高结构整体的抗震能力。     

柔性连接新型砌体填充墙框架结构抗震性能试验研究

通过5榀钢筋混凝土填充墙框架结构低周反复荷载试验,系统研究了填充墙-框架柔性连接和刚性连接、墙端设置芯柱和不设置芯柱结构的破坏机理和抗震性能,对滞回曲线、骨架曲线、位移延性比、累积耗能、强度衰减和刚度退化等抗震性能指标进行了分析。试验结果表明:柔性连接方案对结构承载力的提高低于刚性连接方案,但其他性能指标均优于刚性连接方案。例如,提高了结构初始刚度,且刚度退化现象减缓;提高了结构位移延性比和累积耗能;填充墙破损程度减轻;减小或消除了填充墙对框架柱的附加剪力影响等。同时,填充墙内芯柱的设置有效提高了结构承载力、刚度和整体稳定性。     

砌体填充墙框架结构抗震性能研究现状与展望

针对砌体填充墙框架结构在地震作用下的受力特点,分析了填充墙钢筋混凝土框架结构产生震害的主要原因。结合国内外砌体填充墙框架结构理论和试验研究成果,围绕填充墙的刚度退化规律和不同性能水平的层间位移角,评述了填充墙框架结构的研究现状。最后,结合基于性能的抗震设计理论背景和禁用黏土实心砖提倡节能的政策背景,指出了今后应以实现基于性能的抗震设计为目标,针对新型砌体填充墙框架结构开展系统研究。     

新型外廊式钢筋混凝土框架结构抗震性能试验研究

为改善带填充墙外廊式框架结构的抗震性能,尝试将采用高阻尼砂浆阻尼层的阻尼填充墙和PVA-ECC材料应用于外廊式框架结构中。以5.12汶川地震中倒塌的漩口中学综合教学楼为原型,选取最具代表性的中间榀较大跨满布填充墙框架的底层,设计制作了2个缩尺比例为1/4的单层两不等跨试验模型,并进行了低周反复加载试验,得到了其裂缝发展情况、破坏形态、承载能力、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化以及耗能性能。结果表明:采用高阻尼砂浆阻尼层的阻尼填充墙较普通填充墙具有更强的变形能力,对主体框架变形约束更弱,能延缓主体框架的破坏;采用PVA-ECC柱的组合框架较普通混凝土框架具有更强的承载力、更高的延性、更好的刚度退化与耗能性能。     

增设落地剪力墙对框架结构地震剪力分配的影响研究

为研究地震作用下钢筋混凝土框架结构倒塌机理,验证基于内力分配得到的抗倒塌措施的合理性,设计2组缩尺比例为1∶4的框架结构模型并开展振动台对比试验,单次双向输入地震动峰值加速度为1.0 g,分析地震作用下填充墙-框架结构变形模式和破坏特点,对比分析有、无落地剪力墙框架结构柱间内力分配规律。研究结果表明,填充墙影响框架结构整体变形及柱破坏模式,横向满砌填充墙约束结构扭转变形,即使在双向地震作用下,偏心结构也未发生扭转;由于窗下半高连续填充墙的约束作用,窗间柱抗侧刚度变大,在地震作用下承担的地震剪力是不受半高连续填充墙约束柱的6～8倍;设置落地剪力墙可优化底层柱间地震剪力分配,使框架柱地震剪力分配趋于均匀,避免结构因“凝震聚力”而发生倒塌,实现“大震不倒”。     

一座七层框架结构的模拟地震试验

天津一座七层砖填充墙钢筋混凝土框架结构,按现行抗震规范校核,它经受不了1976年唐山地震,但在那次地震中,这座建筑仅填充墙受到破坏,框架只在部分节点处发生了微小的裂缝。地震时在这座建筑的室内地面和三、五、七层取得了地震记录。为了研究这类建筑的地震反应和砖填充墙的抗震作用,作者利用这些地震记录分析这座建筑的地震反应,并进行了模拟地震试验。试验和计算结果表明,地震时砖填充墙对框架起了两个有利的作用。一是在地震载荷作用的初期,地震载荷主要由填充墙承担,填充墙一旦受到破坏,作用于结构上的地震荷载就显著下降,减轻了框架的负担。填充墙另一作用是它破坏以后能起消能作用,但它在框架内的承载能力没有显著降低。