考虑填充墙效应的钢筋混凝土框架结构非线性地震反应分析

摘要

钢筋混凝土填充墙框架结构由于具有良好的使用功能和结构性能而成为多层民用建筑的首选结构形式之一，但大量的震害表明，填充墙的破坏及由填充墙引起的结构破坏十分严重。目前在进行结构设计时，将填充墙自重作为外荷载加在结构上，在抗震计算时考虑填充墙对结构刚度和自振周期的影响，视填充墙数量的多少而相应的折减，实际分析中人们并没有重视填充墙的力学作用，认为在结构中只起到维护和隔断的作用，对结构受力性能影响不大，但大量震害表明，填充墙的作用绝非仅仅是所谓的填充作用，相反，在相当程度上决定着填充墙框架结构的破坏形态。所以应当重新审视填充墙对结构抗震能力的影响。
　　 本文以地震中填充墙沿结构竖向布置不均匀而导致结构性能及抗震能力降低为研究重点，采用以刚度法为基础的纤维模型和三维框架结构弹塑性数值分析方法，利用MSC.MARC结构非线性分析有限元软件及其二次开发THUFIBER程序，较系统地分析了不同类型填充墙布置对结构整体动力特性及其抗震性能的影响。
　　 首先，较全面地总结了以往震害资料，分析了地震中填充墙框架结构的各类破坏形态、填充墙的破坏特点、墙与框之间的相互作用特点，以及填充墙对结构整体动力特性和抗震能力的影响。
　　 其次，梳理确定了可用于填充墙框架结构非线性地震反应分析的数值模拟方法。本文对比各种计算模型的优缺点和考虑到现有的计算资源，选择基于MSC.MARC开发的THUFIBER纤维模型模拟框架梁柱构件，以微观有限元方法中的壳单元模拟填充墙，以具有传递平面内荷载特性的LINK单元模拟填充墙与框架之间的连接，建立填充墙框架结构数值分析算例模型，深入研究填充墙对结构动力特性及地震反应性态的影响。
　　 再次，以某五层填充墙框架结构为例，研究了填充墙沿结构竖向分布不均使结构产生薄弱层的贡献，根据填充墙的布置在理论上使结构分别产生低层、中间层、和顶层薄弱层，分类建立多个模型进行非线性地震反应分析，对分析结果进行了系统的对比，对比规范，拟定出一个合理的填充墙框架结构初始层间侧移刚度比设计限值；此外选择两种性能相差较大的填充墙材料，分析了不同材料填充墙对结构的影响规律。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

第二章 填充墙框架结构震害特点

第三章 计算模型选取及THUFIBER纤维模型简介

第四章 基于性能的抗震能力评估方法简介

第五章 算例结构分析模型的确定及验证

第六章 填充墙设置对结构非线性地震反应的影响

第七章 结论与展望

参考文献

致 谢

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