【摘 要】
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砌体填充墙框架结构既具有框架结构的特点,又具有砌体结构的受力特征,是一种复杂的组合结构。已有的研究表明,砌体填充墙对钢筋混凝土（RC）框架结构的刚度、承载力以及变形都有显著影响,但是目前规范只建议采用固定的周期折减系数来考虑填充墙的作用,显然这种方法是不尽合理的。历次震害调查表明,由砌体填充墙引起的强梁弱柱破坏、薄弱层破坏、短柱剪切破坏以及扭转破坏等等破坏模式比比皆是,因此对砌体填充墙RC框架结构
【基金项目】
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国家自然科学基金重大研究计划集成项目“重大建筑与桥梁结构地震灾变集成研究”（项目批准号:91315301）； 国家自然科学基金重大研究计划培育项目“超高层建筑结构基于三维MPA和IDA的地震损伤演化规律与破坏倒塌机制研究”（项目批准号:90715021）； 国家自然科学基金面上项目“考虑失效路径随机演化的钢筋混凝土框架结构整体抗震
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砌体填充墙框架结构既具有框架结构的特点,又具有砌体结构的受力特征,是一种复杂的组合结构。已有的研究表明,砌体填充墙对钢筋混凝土（RC）框架结构的刚度、承载力以及变形都有显著影响,但是目前规范只建议采用固定的周期折减系数来考虑填充墙的作用,显然这种方法是不尽合理的。历次震害调查表明,由砌体填充墙引起的强梁弱柱破坏、薄弱层破坏、短柱剪切破坏以及扭转破坏等等破坏模式比比皆是,因此对砌体填充墙RC框架结构进行抗震性能研究,具有重要的现实意义和工程应用价值。本文从结构整体抗震性能的角度,通过与RC空间裸框架结构的对比研究,采用振动台试验、数值模拟以及理论分析相结合的方法,对砌体填充墙RC空间框架结构的抗震性能进行了系统的研究。主要研究内容如下:（1）分别进行了缩尺比例为1:2多层多跨砌体填充墙RC空间框架模型和RC空间裸框架模型的模拟地震振动台试验,研究了砌体填充墙RC空间框架结构和RC空间裸框架结构的整体抗震性能,以及砌体填充墙对RC空间框架结构抗震性能的影响,揭示了砌体填充墙对RC空间框架结构在地震作用下的破坏模式和损伤演化机理的影响,从动力特性、位移响应、加速度放大系数、破坏模式的角度深入分析了砌体填充墙对RC空间框架结构的影响。（2）通过对钢筋混凝土构件试验的数值分析,验证了基于Open Sees平台所建立的有限元分析程序的准确性和合理性。针对砌体填充墙RC空间框架结构最重要的承重构件——钢筋混凝土柱,进行了其抗震性能的参数分析,分析了双向加载模式下轴压比和体积配箍率对承载力、极限位移角以及耗能能力的影响。在此基础上,建立了砌体填充墙RC空间框架结构和RC空间裸框架结构的整体宏观有限元模型,分别从动力特性、位移响应以及加速度响应等方面,对两个试验结构模型和两个原型结构进行了数值模拟分析,并采用试验结果对有限元模型的精度进行了验证。（3）按照现行规范分别设计了代表低层、中层和中高层的3个砌体填充墙RC空间框架结构和3个RC空间裸框架结构,然后采用非线性静力分析方法（自适应Pushover方法与能力谱方法）和非线性动力分析方法（动力时程分析和增量动力分析）,对六个结构模型进行了非线性地震反应分析,并与现行抗震设计规范规定的位移限值相比较,对砌体填充墙RC空间框架结构的整体抗震性能进行了确定性评定,分析了砌体填充墙对RC空间框架结构整体抗震性能的确定性影响规律。（4）从整体抗震性能系数的角度,对按照现行规范设计的六个结构模型进行了确定性的抗震性能评定,通过与RC空间裸框架结构分析结果的对比,从结构整体超强系数、延性折减系数、结构反应修正系数和位移放大系数等方面,研究了砌体填充墙对RC空间框架结构整体抗震性能系数的影响规律。（5）从地震易损性的角度,对按照现行规范设计的六个结构模型进行了概率地震需求分析、概率抗震能力分析和概率地震易损性分析,通过与RC空间裸框架结构分析结果的对比,研究了砌体填充墙对RC空间框架结构整体地震易损性曲线以及条件失效概率的影响规律。综上,通过对结构模型的振动台试验研究和数值模拟分析发现:砌体填充墙显著提高了RC空间框架结构的承载力和刚度,有效地减小了RC空间框架结构在地震作用下的反应。通过对结构整体抗震性能系数的研究发现:砌体填充墙有效地增加了RC空间框架结构的整体超强系数、反应修正系数和位移放大系数。通过对结构地震易损性的研究发现:砌体填充墙有效地降低了RC空间框架结构发生更为严重破坏的概率。本文从确定性评定和概率评定两个角度,研究了砌体填充墙RC空间框架结构的抗震性能系数和地震易损性,为促进我国抗震设计规范中砌体填充墙RC空间框架结构基于性能设计理论的发展提供了理论参考。
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