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《华侨大学》 2011年
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新型砌体填充墙框架结构抗震性能与弹塑性地震反应分析方法研究

黄群贤  
【摘要】:填充墙框架结构体系在我国有着广泛应用。近年来国内外几次强烈地震中大量填充墙框架的实际震害再次表明,在地震作用下填充墙与框架之间存在复杂的相互作用,对结构的抗震性能有很大的影响,未考虑填充墙与框架之间相互作用的抗震设计难以保证结构在地震下的抗震性能。在目前基于性能的抗震设计理论背景、汶川地震中填充墙框架严重灾害背景和禁用粘土砖提倡节能的政策背景下,本文围绕“新型砌体填充墙RC框架结构共同作用机理与性能抗震设计方法”这一研究课题,主要开展了以下几个方面的研究: (1)进行了6榀单层单跨填充墙RC框架试件的低周往复荷载作用下的抗震性能试验,重点研究砌体填充墙砌块类型及高宽比对框架结构抗震性能的影响。砌块类型包括混凝土空心砌块、加气混凝土砌块和实心粘土砖三种。通过试验结果对各试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化、强度退化、耗能性能和性能抗震指标进行了分析。试验结果表明,填充墙具有很强的刚度效应,提高了试件的承载能力和滞回耗能能力,其中5榀填充墙框架均发生填充墙先坏,主体框架最终发生与空框架相同的梁柱端的塑性铰破坏形态,5榀填充墙框架属于“强框架,弱填充墙”类型,填充墙框架应设计成这一类型。 (2)针对“强框架,弱填充墙”类型的填充墙框架,提出了等效约束填充墙计算模型。在理论推导和试验结果的基础上提出了填充墙等效约束的恢复力模型,给出了骨架曲线特征点的计算方法和滞回规则;并在此基础上,提出了改进斜撑杆模型,给出了斜撑杆宽度的计算公式及等效约束填充墙与改进斜撑杆恢复力模型的变换关系。 (3)进行了3榀单层两跨带楼板填充墙RC框架结构试件在低周往复荷载作用下的抗震性能试验,重点研究砌体填充墙及其布置形式和楼板对框架结构抗震性能影响。填砌方式包括两跨均半高填砌和仅一跨全高填砌两种。试验结果表明,填充墙对框架具有较强的刚度效应和约束效应,填充墙的布置形式对框架结构的抗震性能有着重要影响,可改变主体框架的破坏形态。半高填砌填充墙框架柱受到半高填充墙的侧向约束,发生了短柱破坏,而单跨满砌填充墙框架柱由于填充墙的剪胀效应很强,与填充墙相连的框架柱也发生剪切破坏。由于2榀填充墙框架试件与填充墙相连的框架柱均发生剪切破坏,试件属于“弱框架,强填充墙”类型,填充墙框架应避免设计成这一类型。 针对前两批试件不同的破坏形态,本文提出了填充墙框架“强框架,弱填充墙”和“弱框架,强填充墙”类型的判别依据,并给出相应的承载力计算公式。 (4)详细介绍了应用三维结构弹塑性分析软件PERFORM-3D对填充墙框架基于纤维模型的建模分析过程,并对本文完成的第一批6榀填充墙框架试件进行非线性全过程的滞回模拟分析。计算结果验证了本文所提出填充墙等效约束恢复力模型可靠性,所提出模型可用于对填充墙框架进行弹塑性整体分析。 (5)开展填充墙框架结构地震反应弹塑性简化分析方法研究,通过对4、8和12层三种不同高度钢筋混凝土框架结构进行推覆分析,重点研究了填充墙沿高度布置方式对框架抗震性能的影响。给出了填充墙布置方式对主体框架在周期折减、承载能力、塑性铰分布、性能点及楼层位移等的影响规律。
【学位授予单位】:华侨大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TU364;TU352.11

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