考虑砌体填充墙的钢筋混凝土框架结构抗震评估

摘要

砌体填充墙框架结构，在中国及全世界应用都非常普遍。国内外学者基于大量实验发现：砌体填充墙与钢筋混凝土框架共同作用时，填充墙能够影响钢筋混凝土框架结构在地震作用下的整体性能；历次地震中大量框架结构的破坏也表明填充墙对结构实际抗震能力的影响与结构设计时考虑的存在差距。
　　 目前采用的填充墙模型，一般仅能考虑填充墙在平面内的受力，忽略其平面外受力的影响，不能很好模拟填充墙实际的受力情况，可能出现填充墙受平面外力的作用而倒塌、威胁生命安全的情况。且近年来很多学者也发现填充墙平面内强度与平面外强度之间有相互影响。为更好分析填充墙钢筋混凝土框架结构抗震性能，本文采用等效对角斜压杆模型和纤维-截面模型分别对钢筋混凝土框架结构进行二维、三维动力时程非线性分析。
　　 首先，本文基于等效对角斜压杆模型、IDARC程序，以一个三跨五层框架结构为研究对象，对中跨框架分别进行纯框架、满布填充墙两种模型的平面分析，得出在平面内填充墙对框架结构抗震性能影响及填充墙自身的滞回耗能特性。其次，基于纤维-截面模型、OpenSees程序对一个三跨五层钢筋混凝土框架结构分别进行纯框架、中间跨满布填充墙两种模型的三维分析，得出无筋砌体填充墙平面内、平面外的特性以及填充墙对钢筋混凝土框架结构的抗震性能的影响；最后，引入拆除构件法、用OpenSees分析平台研究在非线性动力时程分析过程中钢筋混凝土框架结构中填充墙失效的顺序、位置和时间。研究结果表明：填充墙自身有一定的耗能能力，对框架结构的抗震性能的贡献不可忽略；底层填充墙受地震作用最大，易破坏；填充墙均匀布置时，填充墙对结构的整体刚度、耗能能力、构件内力等均产生有利影响。