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。     

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。     

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。     

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。     

基于试验数据的砌体填充墙易损性研究

本文对砌体填充墙的损伤状态进行了划分,并将损伤状态与常用修复方案相关联,明确了不同损伤状态所需要的修复方案。为了建立适用于中国砌体填充墙的易损性函数,对砌体填充墙面内抗震性能的试验数据进行了统计分析以建立损伤状态与工程需求参数的拟合经验关系。以层间位移角作为填充墙的工程需求参数,通过对数正态分布拟合试验数据。结果表明采用对数正态分布拟合的易损性曲线能够满足Lilliefors检验要求,可将其用于砌体填充墙的易损性评估中。     

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。     

基于弹塑性损伤单元的RC框架结构的全过程分析

基于损伤力学和塑性理论建立了一种弹塑性损伤单元模型,并编制了基于此单元的RC平面框架非线性分析程序DAMAGE2D。算例表明,弹塑性损伤单元对RC框架非线性分析具有良好的精度。文中根据计算结果对RC框架结构进行了不同损伤阶段的划分。研究成果可用于基于pushover方法的结构抗震分析。     

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。     

基于损伤塑性模型的砌体墙体非线性有限元分析

为了研究砌体墙体用钢结构加固后的力学性能,需要提供较准确的砌体墙体非线性计算,考虑到砌体与混凝土的材料性质具有相似性,将混凝土损伤塑性模型经修正后应用于砌体数值模拟,实现对砌体墙体的非线性有限元分析。通过与水平加载试验结果对比,验证了有限元模型的正确性。探讨了损伤塑性模型中的粘性系数、膨胀角、砌体本构关系中的初始弹性模量、受拉应力应变关系对计算结果的影响。结果表明：粘性系数和膨胀角对抗剪承载力、峰值位移及下降段性能均有较大影响,而对初始刚度影响很小;随着初始弹性模量的增大,砌体墙体抗剪承载力随之提高,但峰值位移无明显变化;受拉应力应变方程中待定系数的取值,对抗剪承载力及峰值位移影响较大。     

基于多弹簧模型的钢框架结构三维弹塑性地震反应分析

文章提出了考虑剪切变形弹塑性刚度影响的多弹簧模型的空间梁柱单元,用于反复加载下钢构件的数值模拟。应用多轴应力状态下的塑性应力-应变关系理论,在单元模型中考虑了弹塑性区域剪切变形对单元的弹塑性刚度的影响,针对单元模型的塑性区长度和弹簧布置两个参数,文中给出了合理建议取值。数值模拟分析表明,所提出的单元模型能够很好地模拟钢构件的弹塑性性能。在此基础上,以多高层钢结构商业设计软件MTS为平台,进行三维钢框架结构弹塑性动力时程分析模块的开发。最后,文章对一纯钢框架结构足尺振动台试验进行数值模拟,模拟分析结果表明,本文所提出的多弹簧单元模型及开发的动力分析模块能够较好地模拟钢结构在地震作用下的弹塑性性能。     

框架填充墙的双弹簧斜撑模型

在总结大量已有研究文献的基础上,结合填充墙的破坏特点,提出了一种考虑填充墙作用影响的简化的框架结构有限元分析模型,该模型可以分别模拟墙体无洞口和有洞口的情况.通过进行精细有限元分析,给出了模型中关键参数的计算公式;考虑墙体开洞影响,给出了折减系数的计算方法.最后,结合实验结果对计算模型及参数的适用性进行了验证.     

基于有限元模拟的RC框架结构抗震性能影响因素分析

总结现行的RC框架结构抗震设计、抗震鉴定标准和震害资料,选取了场地条件、规则程度、混凝土强度以及结构层数4个影响框架结构抗震性能的主要因素进行分析;以7度设防的西南地区典型双跨外廊式教学楼为原型,设置8个分析工况,采用基于位移控制的非线性静力（Pushover）分析方法得到各工况在不同烈度罕遇地震下的最大层间位移角（ISDA）,以此为指标对4个框架结构抗震性能影响因素的重要性进行评价分析;最后采用模糊层次分析法,给出了以上影响因素在RC框架结构抗震性能评估中的重要性排序以及初始权重值。     

再生混凝土组合砌体非线性有限元分析

为研究再生混凝土组合砌体这一新型结构的抗震性能,在水平低周反复荷载试验基础上,利用ANSYS有限元分析软件建立再生混凝土组合砌体的有限元计算模型,并进行低周反复荷载下抗震性能有限元分析。分析结果表明:与普通砖砌墙体相比,再生混凝土组合砌体的抗震性能明显提高,且随着再生混凝土墙体比例的增加,再生混凝土组合砌体的抗震性能随之增加。并且分析结果还验证了ANSYS有限元分析软件对再生混凝土组合砌体分析的可行性。     

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,...     

钢筋混凝土平面框架结构拟动力有限元分析

采用ABAQUS软件建立2层1榀1跨钢筋混凝土平面框架结构的三维实体精细有限元模型进行拟动力分析,模型考虑混凝土的塑性损伤和钢材的弹塑性混合强化性质、结构阻尼和连续地震引起的塑性损伤累积效应.在位移、恢复力的计算结果与已有拟动力试验结果符合较好的基础上,进一步分析该平面框架的结构损伤、塑性耗能分配机制以及混凝土、钢筋的...     

再生混凝土框架结构地震反应有限元分析

基于不同再生骨料取代率下所得再生混凝土基本材性试验结果,获得了其相关的本构关系,并利用ANSYS有限元软件对后续缩尺比例为1∶4的3层再生混凝土框架结构模型(采用多种再生混凝土材料)进行了实体建模。通过对压碎指标,剪力传递系数等参数的优化设置,最终得到了其在El Centro波作用下的结构地震响应。通过与该模型所得振动台试验数据进行对比,结果表明:利用ANSYS有限元软件能够较为有效地对再生混凝土框架结构进行地震作用下的非线性分析,从而弥补相关试验的局限性,对相应的理论分析亦具有一定的指导作用。     

新型预制预应力混凝土框架结构有限元分析

为了研究新型预制预应力混凝土框架结构的抗震性能,本文采用ABAQUS软件对试验节点进行有限元分析,验证了建模方法的正确性,并以试验节点为原型,建立相应的两层两跨的新型预制预应力混凝土平面框架模型。采用低周往复加载方式分析了新型预制预应力混凝土框架结构和现浇框架结构的滞回性能,并模拟了新型预制预应力混凝土框架结构在不同的初始荷载、预应力筋数量及控制应力和U形筋配筋率下的滞回性能。结果表明,新型预制预应力混凝土框架和现浇框架的滞回性能非常接近;框架轴压比、预应力筋数量和U形筋配筋率对新型预制预应力混凝土框架的滞回性能有影响,而梁上荷载和预应力筋控制应力的影响较小。     

框架结构消能减震设计的有限元分析

基于《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)新增的对结构进行消能减震设计的内容，提出一种简便的对框架进行消能减震设计方法；并给出常见的三种被动阻尼器的有限元模型。     

基于等效框架模型的砌体结构抗震模拟及验证

等效框架模型采用宏观模型来模拟砌体墙在平面内的抗震性能。砌体墙的墙柱和墙梁采用同时考虑轴向弯曲和剪切变形的基于力法的纤维截面进行模拟,且两者的连接视为刚性区域。轴向压缩及弯曲效应在截面纤维模型中考虑,而剪切效应由V-γ剪切恢复力模型表达,弯曲和剪切在单元层面进行耦合。通过统计和分析,确定骨架曲线的计算方法,并基于Ibarra-Krawinkler模型提出剪切恢复力模型。通过算例得出:该模型在单调加载和循环加载下的数值计算结果与试验结果均吻合较好。