强震下底框-抗震墙砌体结构破坏模式研究

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底部框架-抗震墙砌体结构在广大县城和乡镇建筑中应用较普遍,是底部大空间、上部为住宅的建筑首选结构形式。汶川地震中北川县城、都江堰市区等高烈度区大量底部框架房屋发生倒塌或严重破坏,其倒塌破坏模式差异较大,有的上部砌体层倒塌,有的底部框架层倒塌。为了更好的控制底框结构在强震中的破坏模式,提高其抗倒塌性能,有必要对底框结构的破坏模式影响因素及规律展开深入研究。  本文结合底框结构实际震害,应用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,设计一系列3D底框结构算例,分别从应力-应变等微观损伤以及宏观倒塌过程两个层面对底框结构(底部一层框架-抗震墙)的破坏模式进行初步的研究,主要研究内容及取得成果如下:  ①底框结构在强震下薄弱部位是底部框架层和过渡层砌体。强震下底部框架层的破坏集中于抗震墙、框架柱、托墙梁的端部且破坏程度依次减弱;上部过渡层砌体的破坏集中于窗角、墙角、窗下墙。  ②影响底框结构破坏模式的主要因素有:上下侧向刚度比、底部抗震墙布置情况以及上部砌体层的构造措施。底框上下侧刚比过大、底部抗震墙布置的较集中,则下部框架层破坏严重甚至倒塌、上部砌体破坏较轻;反之则由于过渡层砌体的严重破坏导致整个砌体层破坏严重甚至倒塌、底框层破坏较轻;加强砌体层构造措施可以提高砌体层整体性,对砌体层抗倒塌有利。建议底框结构侧刚比取1.5~2.0;底部抗震墙应均匀分散布置;在侧向刚度比偏小的情况下更应加强砌体层构造措施,保证砌体层的整体性。  ③砌体层采用不同构造措施对底框结构在不同地震动强度下的抗倒塌性能有明显影响,砌体层的构造措施对于延缓底框结构倒塌时间以及保证底框结构“大震不倒”的富余度效果显著。
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