带缝填充墙抗震性能有限元分析

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填充墙框架结构体系具有建筑平面布置灵活、室内空间大等优点,广泛用于厂房、商店、办公楼、医院、教学楼及宾馆等建筑中。在具体的建筑结构设计中,无论分析框架承受水平荷载或竖向荷载的抗力反应,均未考虑填充墙的作用,只是把填充墙作为一种均布荷载输入到结构计算软件中,并简单地用周期折减来考虑填充墙对框架结构的影响。这样的简化是很不合理的,也是很不安全的。由于填充墙的加入,整个结构体系的质量、刚度、自振周期以及整体变形和位移较纯框架结构都会有较大的不同。填充墙除了有提高框架结构的承载能力的有利影响外,还有刚度突变形成薄弱层、短柱效应、扭转效应等不利影响。因此填充墙与框架的连接构造,既要保证正常使用时填充墙与框架结构的可靠连接,又要避免地震作用时连接过牢或者刚接。 本文对《建筑抗震设计规范》(GB 50011 - 2001)中第13.3.3.2 条提出一种连接构造做法——带缝填充墙,它是在填充墙中开设竖向通缝(通缝采用在砌体内嵌砌聚苯板来实现),并加强填充墙内的钢筋混凝土现浇带,使得钢筋混凝土现浇带与竖向通缝相交处形成连接键,填充墙外表抹面砂浆中,在有竖向缝处沿裂缝方向加设钢丝网片来防止正常使用中墙体在竖缝处开裂。使其兼顾正常使用和地震作用时对结构刚度的不同要求。通过对三榀不同缝宽的带缝填充墙框架试件进行低周反复加载试验,获取柱底钢筋及连接键钢筋的应力、应变,柱顶的位移,框架的滞回曲线,并观测加载过程中的带缝填充墙裂缝发展情况。从而分析三组试件的承载能力、刚度变化、延性及耗能能力和连接键的受力情况。得出此种带缝填充墙框架试件在结构屈服之前具有很好的刚度及整体工作性能,在结构屈服之后由于连接键的破坏使填充墙退出工作,构件具有很好的变形能力及耗能能力。在试验研究的基础上,通过ANSYS有限元分析软件建立与试验参数相同的模型进行非线性分析,分析结果与试验结果吻合较好,验证试验结果的正确性。同时建立普通填充墙框架及纯框架模型,进行有限元非线性分析,得出结果与带缝填充墙框架模型对比,验证这种连接结构做法的优越性。
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