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。     

框架结构填充墙影响和强梁弱柱成因研究

由于对填充墙影响研究的不足,以及又不属于主体结构的一部分,通常将填充墙作为非结构构件,在抗震设计中往往被忽略,然而在地震中填充墙表现为主体结构构件,决定着整体结构的抗震性能,布置不当往往会导致结构薄弱层或扭转破坏;而对于无填充墙的框架结构在地震中更多的表现为"强梁弱柱"破坏,并未实现预期的"强柱弱梁"延性破坏机制。上述震害现象引起了研究人员极大重视,并开展了广泛研究。本文在系统总结国内外相关研究和深入分析的基础上,结合试验和实际震害,就填充墙对整体结构抗震性能的影响以及"强梁弱柱"的成因进行了研究,主要工作如下:(1)总体上填充墙的存在明显提高了整体结构的抗震性能。在试验基础上,对填充墙框架和空框架结构计算模型进行多遇及罕遇地震下的动力时程分析,对比了两个计算模型的楼     

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。     

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。     

提高框架填充墙结构抗震性能的新途径和新方法

归纳分析了近5年国内发生的江西九江地震、云南盐津地震、云南普洱地震和四川汶川地震中框架填充墙结构常见的震害现象及其破坏原因,在此基础上,采取＂以强御强＂和＂以柔克刚＂两种不同的抗震思路,提出了通过捆绑墙体、构造次框架、填充墙开缝、耗能柔性连接、构造阻尼填充墙、设置节点耗能器来提高框架填充墙结构抗震性能的新途径和新方法。所提出的方法及其思路对框架填充墙结构的工程设计和抗震新方法的研发具有一定的参考价值。     

存在施工缺陷的框架填充墙抗震构造加固研究

通过对框架填充墙的施工过程进行调研发现,在实际施工过程中,大部分企业并没有按照规范规定的抗震构造措施进行施工。为研究该类结构是否能够满足抗震要求,采用有限元数值计算方法进行了模拟与分析,基于Ansys计算程序,分析了存在施工缺陷的框架填充墙在罕遇地震作用下的裂缝发展及破坏情况,并提出了加固措施;同时对加固后的结构进行了数值模拟分析,并与加固前的模拟结果进行了对比分析。结果表明:存在施工缺陷的框架填充墙结构不能满足"大震不倒"的抗震设防标准,进行加固后,框架填充墙表现出了良好的抗震性能,满足了抗震设防标准。     

填充墙对框架结构抗震性能的影响

框架填充墙结构在汶川地震中产生了严重的震害,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。     

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,...     

基于FEA的填充墙与隔震器协同抗震系统性能分析

隔震器与填充墙对建筑抗震性能有很大作用。为了探究填充墙布置形式及填充材料和隔震器协同作用对钢筋混凝土框架结构动力特性及抗震性能的影响,采用等效斜撑理论,对3种不同填充墙布置形式与隔震器协同作用的抗震系统方案进行对比分析,研究发现顶层不布置填充墙与隔震器协同抗震系统钢筋混凝土框架结构的抗震性能最佳。在此系统上分析了不同填充材料对钢筋混凝土框架结构抗震性能的影响,结果表明,加气混凝土砌块填充墙的钢筋混凝土框架结构抗震性能最好。     

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。     

A new macromodel for the assessment of the seismic response of infilled RC frames

Numerous research studies have proved that numerical models aiming at an accurate evaluation of the seismic response of RC framed buildings cannot ignore the inelastic behaviour of infills and the interaction between infill and frame elements. To limit the high computational burden of refined non-linear finite element models, in the latest decades, many researchers have developed simplified infill models by means of single or multiple strut-elements. These models are low time-consuming and thus adequate for static and dynamic analyses of multi-storey structures. However, their simulation of the seismic response is sometimes unsatisfying, particularly in the presence of infill walls with regular or (particularly) irregular distributions of openings. This paper presents a new 2D plane macro-element, which provides a refined simulation of the non-linear cyclic response of infilled framed structures at the expense of a limited computational cost. The macro-element consists of an articulated quadrilateral panel, a single 1D diagonal link, and eight 2D links and is able to model the shear and flexural behaviour of the infill and the non-linear flexural/sliding interaction between infill and surrounding frame. The proposed macro-element has been implemented into the open source software OpenSees and used to simulate the response of single-storey, single-span RC infilled frame prototypes tested by other authors. The above prototypes are selected as made of different masonry units and characterised by full or open geometric configuration.     

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。     

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。     

填充墙刚度影响的实测高层建筑增量动力分析

高层结构中的填充墙在地震作用下与周围结构构件之间的相互作用十分复杂,对建筑结构的整体抗震性能具有较大影响。然而我国规范在设计阶段通常不考虑填充墙对结构抗震性能的影响,统一采用周期折减系数来考虑其刚度变化引起的内力变化,因此准确评估填充墙对结构抗震性能的影响具有重要意义。本文在对一栋框-剪结构和一栋剪力墙高层建筑进行随机振动测试的基础上,利用Perform-3D对每栋高层分别建立了3种分析模型。其中对未考虑填充墙作用的结构模型,分别采取规范建议值和实测结果值两种方式进行周期折减。对通过添加斜撑单元来考虑填充墙作用的结构模型,利用环境激励测试识别获得的结构模态信息进行模型修正。对该3种模型进行了增量动力分析,探讨潜在危险性水平地震作用下填充墙对高层建筑抗震性能的影响。结果表明,填充墙增加了结构在弹性阶段的整体初始刚度,但随着地震动强度的增加逐渐丧失对结构刚度的贡献作用。相比考虑了填充墙作用的模型计算结果,规范建议的周期折减系数较为保守。同时研究发现,填充墙对高层框-剪结构的影响程度要比剪力墙结构大。     

Study on the effect of the infill walls on the seismic performance of a reinforced concrete frame

Motivated by the seismic damage observed to reinforced concrete (RC) frame structures during the Wenchuan earthquake, the effect of infill walls on the seismic performance of a RC frame is studied in this paper. Infill walls, especially those made of masonry, offer some amount of stiffness and strength. Therefore, the effect of infill walls should be considered during the design of RC frames. In this study, an analysis of the recorded ground motion in the Wenchuan earthquake is performed. Then, a numerical model is developed to simulate the infill walls. Finally, nonlinear dynamic analysis is carried out on a RC frame with and without infill walls, respectively, by using CANNY software. Through a comparative analysis, the following conclusions can be drawn. The failure mode of the frame with infill walls is in accordance with the seismic damage failure pattern, which is strong beam and weak column mode. This indicates that the infill walls change the failure pattern of the frame, and it is necessary to consider them in the seismic design of the RC frame. The numerical model presented in this paper can effectively simulate the effect of infill walls on the RC frame.