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框架填充墙结构的动力试验与研究

秦鹏  
【摘要】: 填充墙框架结构是房屋建筑结构中常见的一种结构体系。已有的研究表明,填充墙对框架结构的承载力、刚度及其变形性能都有很大的影响。而且忽略填充墙对框架结构的影响并不总是安全的,因此,在框架的抗震设计中,考虑填充墙对结构的影响是非常有必要的。同时随着无损检测技术的发展,利用振动技术获取结构的模态参数进行动力性能的分析也越来越普遍。基于上述背景,本文进行如下研究工作: 1.在实验室条件下,以一个四层两跨两开间的1/3框架填充墙模型为对象,进行模态试验研究。分别从不同的填墙位置与数量,填充墙的砌筑方向,养护时间等方面进行测试,获取了结构各类工况条件下的固有频率与振型等模态信息,讨论了影响结构动力性能的敏感性因素。 2.基于结构动力学理论,本文论述多种损伤识别指标的基本原理和计算方法,主要包括:固有频率变化率、模态置信因子、改进的模态置信因子、模态应变能、残余力向量、应变模态、刚度变化、柔度矩阵、曲率模态等。运用灵敏度分析方法对考虑框架节点转动的层模型进行了弹性模量的识别,采用两步识别方法对带转角的四边形墙元模型进行了弹性模量的修正,识别结果具有较好的精度。 3.分析了框架填充墙结构的受力特性,给出了结构在地震荷载作用下表现的合理解释。计算比较了目前较为流行的几种框架填充墙结构的简化模型,并作出了评价。根据修正的框架模型建立了框架填充墙的有限元模型,通过与Ansys建模计算结果相比较,验证了模型的正确性。针对结构因养护时间的不同所造成的固有频率降低,采用梯度法修正了填充墙的刚度折减系数,取得了比较满意的计算结果。


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