填充墙钢筋混凝土框架结构抗震性能研究

摘要

地震灾害是当今社会发生最严重的自然灾害之一。随着建筑物向高层及超高层发展，建筑结构中以填充墙为主要围护结构的填充墙钢筋混凝土框架结构也在抗震方面有更高的要求。而《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)规范中只是把填充墙的刚度按照计算自振周期进行折减，但是实际上进行周期折减后整个框架的受力性能就与实际不相符。因此，有必要对填充墙框架结构进行深层次的研究。本文开展的主要工作有:
　　(1)建筑结构材料性能试验。其中包括:烧结页岩空心砌块砌体的抗压强度和抗剪强度、混凝土的抗压强度、钢筋的抗拉强度及砌筑砂浆的抗压强度。
　　(2)框架试件试验研究。对框架试件进行结构的设计、钢筋的绑扎、浇筑、养护和加载工作等。当框架试件混凝土养护时间达到28d后进行低周往复试验加载。对低周往复加载试验时出现的现象进行描述，并加以分析。对试件加载采集的数据进行处理，绘制出每个试件的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、强度退化曲线、刚度退化曲线和耗能能力曲线。研究结果表明:填充墙的存在提高了试件的滞回曲线和骨架曲线荷载峰值，完全填充墙框架试件IF能够承受的最大荷载是纯框架试件BF的2.54倍，而填充墙开窗洞面积率仅为5.8％的开窗洞填充墙框架试件IFW，它最大能够承受的最大荷载仅为试件IF的80％。填充墙的存在使试件的刚度增加、延性减小和强度退化加快。在位移角1/35之前，带有填充墙的试件IF和IFW在每一个位移值下耗能总量均大于纯框架试件BF;试件IF的累计耗能是试件BF的2.83倍，试件IFW的累计耗能是试件BF的2.27倍，而试件IFW的累计耗能是试件IF的0.80倍，说明填充墙的存在增加了框架结构的耗能。但是，由于纯框架延性更好，试件BF耗能能力要大于试件IF和IFW的耗能能力。
　　(3)框架试件数值模拟分析。对OpenSees软件进行了介绍，同时对建模时采用的恢复力模型进行了参数的说明。软件模拟时填充墙被等效为两对对角斜撑杆，并把填充墙刚度按照3∶1进行分配;塑性铰区域采用的是Ibarra-Medina-Krawinkler退化模型。进行三榀框架试件的数值模拟，把模拟生成的滞回曲线与骨架曲线与试验结果对比，验证数值模拟的准确性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．2 国内外填充墙框架的研究现状

1．2．1 国外填充墙框架研究现状

1．2．2 国内填充墙框架研究现状

1．3 本文研究的主要内容

第二章 填充墙RC框架结构试验研究

2．1 材料性能试验

2．1．1 烧结页岩空心砌块

2．1．2 混凝土

2．1．3 钢筋

2．1．4 砌筑砂浆

2．2 试验方案与准备

2．2．1 框架设计

2．2．2 试件制作过程

2．3 试验加载和测点位置

2．3．1 加载装置

2．3．2 加载制度

2．3．3 测点布置

2．4 试验现象及分析

2．4．1 纯框架试件BF试验现象及分析

2．4．2 完全填充墙框架试件IF试验现象及分析

2．4．3 开窗洞填充墙框架试件IFW试验现象及分析

2．5 本章小结

第三章 填充墙框架结构的试验数据分析

3．1 滞回曲线

3．2 骨架曲线

3．3 延性系数

3．4 强度退化

3．5 刚度退化

3．6 耗能能力

3．7 本章小结

第四章 基于OpenSees填充墙框架结构有限元分析

4．1 OpenSees介绍

4．2 恢复力模型的选取

4．2．1 梁柱单元恢复力模型

4．2．2 塑性铰恢复力模型

4．2．3 填充墙恢复力模型

4．3 有限元模型的建立

4．3．1 有限元模型参数

4．3．2 有限元模型建立及分析

4．4 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间参加的科研项目