填充墙对框架结构整体抗震性能的影响分析

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框架—填充墙结构是房屋建筑结构中较常见的结构体系,而框架结构设计中的内力计算与分析是结构设计的重要依据。填充墙作为框架结构中的一种非结构构件,其抗侧力性能的研究引起了国内外研究人员和工程界人士的普遍关注。  框架结构一般使用填充墙对进行房间分割,我国普遍使用的填充墙为混凝土加气块或轻质空心砖砌体及粘土砖等。但在目前国内建筑结构的设计中,并没有考虑到框架与填充墙的协同工作。在对框架结构设计时,设计人员通常是把填充墙作为附加荷载添加到框架的相应位置,未考虑到填充墙对结构整体抗侧刚度的贡献,对结构模型作为纯框架进行处理。事实上,填充墙的加入除了对结构产生附加荷载以外,还使整个框架房屋的质量、自振周期、刚度以及整体位移和变形较纯框架结构有较大的不同,使计算所用的力学模型与实际情况有较大出入。由于实际结构与计算模型的差异,其抗震设计不一定能有效实现规范所要求的“小震不坏、中震可修、大震不倒”的建筑抗震设防目标。  在结构施工时,填充墙与框架梁、柱通过水泥砂浆无缝连接,填充墙可受到框架梁、柱传递过来的力,填充墙并非非结构构件而是参与结构的整体受力,此链接可视为刚性连接。非结构构件填充墙的破坏源之结构在水平地震力的作用下框架梁、柱传给填充墙的力,而这部分力是结构设计中未曾考虑的。本文将建立填充墙与框架柔性连接的模型,以填充墙与框架结构共同作用为机理,通过ANSYS对在水平力作用下各类填充墙框架结构体系的层间侧移、抗侧刚度予以分析。讨论填充墙对框架结构动力特性的影响程度。在填充墙于框架梁柱为刚性连接时及填充墙于框架梁柱为柔性连接时分析结果表明,填充墙对框架结构体系的侧向刚度比纯框架有不同程度的提高,同时也存在不利的情况。此外本文也对填充墙的不同布置形式,不同砌筑高度建立多个实体模型,分析对比结构在水平地震力作用下的刚度、自振周期以及整体变形和位移,得出填充墙对整体框架结构的各方面影响。在工程设计中应充分考虑这种影响,使框架结构在地震作用下的计算结果更加符合实际情况,从而提高结构设计的安全性与经济性。
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