新型柔性连接开洞填充墙RC框架结构平面外抗震性能

砌体填充墙钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)框架结构在强地震作用下容易损伤破坏,我国规范建议填充墙与框架之间采用彼此脱开或柔性连接做法,但这也增加了填充墙平面外倒塌的风险。基于此对一种新型柔性连接开洞砌体填充墙RC框架结构进行了平面外的拟静力试验研究,分析了其失效过程、受力特征和破坏模式。结果表明：砌体填充墙RC框架结构平面外承载能力主要依靠于拱承载机制,槽钢轨道可以有效提高框架对填充墙两侧的约束作用,防止填充墙与框架之间的相对滑动,有利于水平拱承载机制的形成。对比普通柔性连接开洞砌体填充墙RC框架结构,采用新型柔性连接的开洞砌体填充墙RC框架结构,平面外的峰值承载力和峰值承载力处割线刚度分别提高了44.14%和9.70%;新型柔性连接开洞砌体填充墙RC框架结构在峰值承载力状态下和极限承载力状态下,其罕遇地震作用加速度相比于普通柔性连接开洞砌体填充墙RC框架结构分别提高了81.03%和77.36%。因此,采用新型柔性连接构造可有效提高开洞砌体填充墙RC框架结构的承载能力,改善开洞砌体填充墙RC框架结构平面外的稳定性,从而提高开洞砌体填充墙RC框架结构平面外的抗...     

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。     

芦山地震框架结构震害分析

根据芦山地震现场考察结果,介绍了框架结构房屋填充墙、楼梯、柱、梁、板、玻璃幕墙、飘窗和吊顶的震害特征,并为增强框架结构房屋防震减灾能力提出建议:(1)经过抗震设计并且按照规范施工的钢筋混凝土框架结构房屋具有良好的抗震性能,值得推广应用;(2)框架结构楼梯间墙体震害相对较重,建议完善框架结构楼梯间的设计方法和抗震构造措施;(3)注意填充墙对整体结构的抗震贡献和影响,要加强填充墙与框架梁柱的构造连接措施,可以选用轻质材料与框架柔性连接,并避免填充墙倒塌伤人;(4)要重视玻璃幕墙与主体结构的连接构造,避免玻璃幕墙脱落伤人;(5)对吊顶和广告牌等非结构构件,要做好构造和连接,防止坠落造成人员伤害。     

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...     

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。     

基于向量式有限元的黏滞阻尼减震结构抗竖向连续倒塌动力反应分析

向量式有限元是以向量力学为基础的一种新的结构分析方法,在处理结构大变形等复杂行为时具有较大的优势。基于向量式有限元理论建立了黏滞阻尼单元,对附加黏滞阻尼器的平面钢框架结构进行了抗竖向连续倒塌动力分析,结合拆除构件法,采用MATLAB编制可以考虑初始变形的瞬时卸载法程序,实现结构在构件拆除前的静力分析和构件拆除后动力分析的全过程统一。研究了阻尼器布置位置和参数在结构抗竖向连续倒塌中的性能需求,以失效点竖向位移时程曲线、梁端转角、动力放大系数和结构塑性铰分布为参考指标,对比分析布置阻尼器前后钢框架结构的抗连续倒塌能力。结果表明向量式有限元是一种研究结构竖向连续倒塌动力响应的有效方法,合理布置阻尼器能够有效控制剩余结构的变形和振动,降低构件内力,减少塑性铰个数,较大地提高结构的抗竖向连续倒塌能力。     

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。     

CFRP加固半高填充墙短柱框架抗震性能试验研究

设置半高填充墙的钢筋混凝土框架结构在地震中极易发生短柱破坏,进而引起结构整体倒塌,为改善半高填充墙框架结构的抗震性能,制作了3组半高填充墙框架结构试验模型,采用不同方法对短柱外包(Carbon fiber reinforced polymer, CFRP)加固,分析了CFRP布条带加固模型和全包加固模型的延性系数、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力及破坏模式。试验结果显示：CFRP加固将半高填充墙框架结构的薄弱环节从短柱转移到填充墙,在填充墙完全破坏后框架结构表现为强柱弱梁型的节点破坏,外包CFRP加固将半高填充墙框架短柱破坏的脆性破坏模式转变为强柱弱梁型的框架延性破坏模式;全包加固后结构的初始刚度有所提高,条带加固可以大大提高结构的耗能能力,2种加固方法都能提高结构的延性和抗震性能。     

非正规设计框架结构抗震加固支撑效果对比研究

近年来,随着经济、技术的进步以及抗震意识的加强,建筑结构加固也飞速发展。在地震多发的农村地区,为了提高建筑结构的抗震性能,但同时又缺乏一定的经济基础和理论知识支撑,导致很多简单粗糙的支撑建筑结构的措施出现,这些支撑方案大多缺乏科学的设计与评估。本文针对这一现象,以某典型的非正规设计的3层2跨框架结构为例,分析评价支撑边框和支撑中框对该框架结构地震作用下抗倒塌性能的影响。通过增量动力分析（IDA）计算方法,结合结构易损性方程评估结构的抗倒塌能力,计算结果表明支撑中框和支撑边框能够将非正规结构在罕遇地震作用下的倒塌概率从17.5%降至2.4%和6%。在此基础上,进一步分析了2种支撑位置对结构在3个典型地震强度作用下对结构响应的影响。结果表明,支撑框架结构中框对结构抗倒塌能力的提升和抗震性能的保证效果比支撑边框更好,在条件允许的情况下,应优先考虑支撑中框。     

A novel structural detailing for the improvement of seismic and progressive collapse performances of RC frames

Earthquake-induced building collapse and progressive collapse due to accidental local failure of vertical components are the two most common failure modes of reinforced concrete (RC) frame structures. Conventional design methods usually focus on the design requirements of a specific hazard but neglect the interactions between different designs. For example, the progressive collapse design of an RC frame often yields increased reinforcement and flexural strength of the beams. As a result, the seismic design principle of “strong-column-weak-beam” may be violated, which may lead to unfavorable failure modes and weaken the seismic performance. To avoid these adverse effects of the progressive collapse design on the seismic resistance of RC frames, a novel structural detailing is proposed in this study. The proposed detailing technique intends to concurrently improve the seismic and progressive collapse performances of an RC frame by changing the layout of the newly added longitudinal reinforcement against progressive collapse without introducing any additional reinforcement. A six-story RC frame is used as the prototype building for this investigation. Both cyclic and progressive collapse tests are conducted to validate the performance of the proposed structural detailing. Based on the experimental results, detailed finite element (FE) models of the RC frame with different reinforcement layouts are established. The seismic and progressive collapse resistances of different models are compared based on the incremental dynamic analysis (IDA) and nonlinear dynamic alternate path (AP) methods, respectively. The results indicate that the proposed structural detailing can effectively resolve the conflict between the seismic and progressive collapse designs.     

设计因素对RC框架结构地震易损性的影响

考虑到结构抵抗地震作用的机制为结构和地震动的不确定性与非线性相互耦合的过程,采用增量动力分析(IDA)考虑地震动的不确定性,选取16条地震动记录,基于OpenSEES的有限元建模理论对13榀平面RC框架结构进行基于IDA方法的地震易损性分析,分别讨论轴压比、高宽比、混凝土强度以及纵筋强度等结构参数对RC框架结构抗震性能的影响。结果表明:柱轴压比对结构抗震性能的影响显著,而高宽比对结构抗震性能的影响不明显;在保证柱轴压比相近的前提下,提高柱混凝土强度能够提升结构的抗震性能;相同地震作用下梁柱配置纵筋强度较高的框架结构达到立即使用(IO)状态和生命安全(LS)状态的概率较配置纵筋强度较低的大,配置纵筋强度较高的框架结构较配置纵筋强度较低的表现出更好的抗倒塌能力。     

基于推覆分析的钢框架结构地震倒塌判别准则研究

结构地震倒塌判别准则是工程结构强震分析的关键问题。在层损伤模型的基础上,建立了基于推覆分析的建筑结构整体损伤模型,并以国内某2层2跨平面钢框架结构拟静力试验为背景,应用有限元程序ABAQUS对平面钢框架进行了强震倒塌数值模拟。分析了钢框架结构的倒塌破坏过程,基于建议地震倒塌判别准则研究了钢框架结构的损伤演化规律。结果表明:钢框架结构在强震作用下的损伤发展顺序与塑性发展顺序一致;基于推覆分析的结构整体损伤模型能较好的体现强震作用下钢框架结构的损伤演化规律,且在上下界处收敛;强震作用下,钢框架结构的初始损伤主要由结构的残余侧移引起,而后期损伤主要由结构的承载力和刚度退化引起。     

我国7度设防等跨RC框架抗地震倒塌能力研究

我国建筑结构抗震设计主要采用基于小震下的构件承载力计算保证结构的抗震承载能力,配合抗震构造措施保证结构的变形能力,缺乏大震抗倒塌定量计算.而实际地震震害表明,即使是同类结构,其结构体系参数对其抗地震倒塌能力也有很大影响.为此,本文依据《建筑抗震设计规范》GB50011 - 2001,按照7度抗震设防设计了24个不同跨度...     

开挖过程及围护结构对地铁车站抗震性能的影响

为了研究开挖工序以及围护结构作为永久结构在明挖车站的抗震设计校核中的作用,基于以灌注桩作为支挡结构的郑州市某明挖结构地铁站,采用Plaxis2D建立二层单柱双跨矩形框架式有限元模型,采取硬化土本构,建立考虑分步开挖、和不考虑开挖的模型,进行有无围护墙及不同墙厚抗震验算。研究结果表明:侧墙作为主要抗侧力构件,在地震荷载作用下,不考虑开挖时结构上部弯矩设计值偏小31%,侧墙和底板的设计偏于保守,弯矩偏大87%和64%。在顶中底板和下部侧墙的计算偏差呈现出随深度增加的变化趋势,如不考虑开挖的下部侧墙剪力计算偏差由36%增加至122%。而连续墙的刚度的折减对结构内力造成的影响在5%以下。因此在该种软土地层的抗震设计中需要考虑开挖以及设计年限内的地连墙对结构弯矩设计的影响,重点对剪力墙底部、以及中柱的顶部和底部进行内力校核。     

采用非线性纤维梁单元法的钢管混凝土组合框架动力响应分析

钢管混凝土结构已经广泛应用于我国高层和超高层建筑中,为研究该类结构的抗震性能,分别采用分离模量法和统一模量法对某13层钢管混凝土框架结构进行抗震性能分析,研究不同地震波作用下组合框架的模态和多遇地震下的弹性动力时程,对比组合框架顶点位移反应、加速度反应、层间侧移及动力放大系数等。研究结果表明,分离模量法和统一模量法建模方法在分析钢管混凝土框架抗震动力特性上总体相差不大,但前者可以考虑材料弹塑性,从而对结构弹塑性进行分析,而后者在弹塑性阶段需要用全曲线表达式,尚需进一步的研究。     

多层砖房底部两层框架抗震变形性能分析

为实现多层砖房底部两层框架结构的加固,需要研究其抗震变形性能。以某底部两层框架、上部四层砖房建筑为对象,通过STRAND7有限元软件构建有限元计算模型,考虑水平荷载与垂直荷载,深入分析多层砖房底部两层框架抗震变形性能。仿真结果表明,建筑结构振型受结构横向楼板刚度的影响较显著,不同振型的频率变化中,X向1阶频率与Y向2阶频率变化最快,楼板平面内弯曲频率变化最慢;整体结构在X向与Y向分别呈现线性剪切变形和弯剪变形,Y向上由于填充墙发挥抗震墙功能,底部两层框架变形较小;在7度多遇地震影响下,底部两层结构中第二层楼板变形较第一层严重,多层砖房底部两层框架建筑结构处于弹性工作状态。     

自复位中心支撑钢框架结构抗震性能分析

为了研究自复位中心支撑钢框架（SC-CBF）结构的抗震性能,对一四层SC-CBF结构进行了静力弹塑性分析、低周往复加载分析和动力弹塑性时程分析,并与中心支撑钢框架（CBF）结构进行对比,探究了不同GAP单元刚度和预应力筋截面积对SC-CBF结构自复位性能及抗震性能的影响规律。结果表明:与传统CBF结构相比,SC-CBF结构的抗侧能力强,地震作用下基底剪力小,卸载后的残余变形较小,具有良好的延性性能;在极罕遇地震作用下SC-CBF结构的位移响应大,耗散的能量多,层间位移角大而残余位移小,表现出良好的自复位性能和抗震性能;GAP单元刚度对预应力筋的受力性能影响较为明显,对结构的整体受力性能和延性性能影响较小,但结构的整体受力性能和延性性能受预应力筋截面积影响显著。