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填充墙框架结构是房屋建筑结构中常见的一种结构体系。已有的研究表明,填充墙对框架结构的承载力、刚度及其变形性能都有着很大的影响。而且忽略填充墙对框架结构的影响并不总是安全的,因此,在框架的抗震设计中,考虑填充墙对结构的影响是非常必要的。虽然国内外许多学者在填充墙框架结构上做了大量的研究工作,可是还有很多问题没有解决。本文的主要工作如下:
⑴为了从理论上分析填充墙对框架结构的影响,就必须对填充墙提出一个合理、有效的计算模型。本文首先对已有的模型进行了总结与分析,在此基础上探讨了建立合理的填充墙研究模型对研究过程的难易程度及研究结果的精确度的重要性,总结了国内外大量关于填充墙对钢筋混凝土框架结构承载能力、刚度、变形等性能影响的研究成果,为今后填充墙模型的研究提供参考。
⑵运用对角斜撑模拟填充墙,结合ABAQUS有限元分析程序建立三维结构分析模型,研究纯框架结构和完全填充框架结构在不同强度输入地震动作用下的动力反应特性,通过考察结构各层反应,探讨填充墙对框架在抵御地震作用时的影响。
⑶在对比分析纯框架结构和完全填充钢筋混凝土框架结构抗震性能的基础上,进一步建立了底层无填充墙、顶层无填充墙的研究模型,研究底部薄弱框架结构的抗震性能,对底部薄弱框架结构在地震作用下的抗震能力进行评估。由于填充墙刚度效应的存在,填充墙框架结构的第二层侧移刚度往往大于底层。《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)要求设计带填充墙结构时避免形成上下层刚度变化过大。要避免因填充墙不均匀分布引起的薄弱层效应,最有效办法就是控制结构在薄弱层附近的侧移刚度比。基于本文的实例,通过弹塑性时程分析,对薄弱层与相邻层的刚度比值进行了探讨。