基于体系可靠度的砖砌填充墙对框架抗震性能影响的研究

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框架填充墙结构具有建筑布置的灵活性和多样性,而且其传力机制简明清晰,因此在我国得到了广泛的应用。通常在设计计算中将填充墙当做非结构构件对待,不考虑其受力作用,抗震设计中采用周期折减系数来考虑填充墙对框架结构的影响。但是在08年汶川地震中,作为非结构构件的填充墙却遭到了严重的破坏,这就使得研究填充墙对框架结构抗震性能的影响变得很有必要。结构抗震性能的高低取决于其吸收地震能量的能力和弹塑性变形能力,通常在地震作用下,结构内部发生损伤破坏并导致承载力降低,从可靠度角度来说,在地震下结构的安全储备间接代表了其抗震性能,而安全储备又可通过结构抗力和地震荷载效应来综合评定。本文在国内外框架填充墙研究的基础上,引入了可靠度理论,从体系可靠度的角度分析了填充墙对框架结构抗震性能的影响。首先利用Sap2000软件建立了填充墙不同布置框架结构的分析模型,得到了结构体系受力的Pushover曲线和层间位移曲线,并利用弹塑性层间位移限值判别结构的失效状态进而总结了结构破坏时各梁柱截面的塑性铰受力及分布特征;然后根据结构破坏时各截面的塑性铰分布及出现先后顺序总结失效路径并进行取舍后得到了结构在地震下的主要失效模式,利用文中提出的理论建立了相应失效模式下的功能函数;由建立的各失效模式功能函数,结合体系可靠度理论利用Matlab编制程序计算得到了结构在地震荷载下的体系失效概率及各失效模式可靠指标;从不同结构可靠指标及体系失效概率结果的对比分析表明,合理布置填充墙的框架结构在地震荷载下能更好的抵抗侧向力,充分发挥各部分构件的协同受力作用,较好的耗散地震能量;体现到体系失效概率上,则是布置填充墙的框架较纯框架存在更大的安全余量,在预期地震荷载下,能较好的满足体系可靠的要求。
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