和没有填充墙砌体抗震性能钢筋混凝土框架结构

有无填充墙砌体抗震性能钢筋混凝土框架结构作者：Siamak Sattar1 和 Abbie B. Liel2摘要非韧性钢筋混凝土框架结构的填充墙砌体是一种流行的形式，在世界各地的地震地区建造。

本项研究估计这种建筑物在地震下的破环现象，运用对非线性模仿模型的动态分析从中得到结构破环的概率。

该项估计是基于1975年美国加州建设的设计结构和细节特征。

这项研究用来衡量在地震作用下有无填充墙砌体对结构倒塌的影响。

抗震性能评估表明，所考虑的配置（无填充墙，部分填充墙和完全填充墙框架）中，完全填充墙的框架有倒塌的危险，无填充墙的框架被发现是最容易受到地震引起的破坏。

根据不同的填充物的，中位数倒塌能力分别为1.3倍和2.5倍。

而全框架填充墙倒塌的可能会更高。

砌体填充的存在也大大改变了框架结构倒塌机制，导致在大多数情况下是不同的高度（4和8层）的结构相似。

介绍钢筋混凝土（RC）与填充墙砌体结构的建筑物已经被广泛用于商业建筑、工业和民用住宅等地震多发地区。

砌体填充材料通常有砖，粘土瓦或混凝土砌块墙，柱之间构建一个框架梁钢筋混凝土。

楼板在设计过程中不是按一般建筑（非结构性）组件考虑和处理的。

然而，砌体墙的存在对钢筋混凝土框架结构在地震作用下产生重大影响，有提高结构强度和刚度（相对于不是钢筋混凝土框架结构），但是，在同一时间，引进脆性破坏机制与墙和墙框架的相互作用有关。

本次研究评估了砌体填充墙钢筋混凝土框架结构抗震性能，利用非线性动态仿真模型分析，获得了结构倒塌的概率。

特别是，研究探讨在地震作用下填充墙砌体结构倒塌的危险和影响，旨在查明部分填充墙钢筋混凝土框架的设计特点。

此前有研究表明，一些较旧的（非韧性）钢筋混凝土框架结构在地震作用下比其他建筑物先倒塌，可能危及其他建筑物的安全，不过，由于地震影响是不确定的，这项研究没有审查把砌体填充墙的建筑物和墙倒塌的对比危险。

从抗震性能预测的非韧性钢筋混凝土非线性模拟模型砌体填充墙与框架建筑。

个案研究的设计与建筑细节特征是基于典型的前美国加州1975年4和不同填充配置8层框架建筑。

模型砖石墙和钢筋混凝土梁，柱和关节有侧移倒塌的仿真材料和几何非线性特性。

崩溃是通过增量的非线性预测模型的动态仿真分析。

这种分析提供了这种类型的地震安全建设指标。

钢筋混凝土框架与填充墙砌体的背景这项研究建立在一个实验和分析工作，以评估数砌体填充面板对框架结构的抗震性能。

波利亚科夫（1960）进行了砖混框架填充墙实验测试，第一次提出把腾出的制度作为支撑框架工程，以形成压缩“支柱”的墙。

按照这一办法，斯塔福德史密斯（1962年）和梅恩斯（1971）等，计算的对角支撑有效宽度，由迫击炮小组和填充墙框架，分别测试结果支持提出的方法。

其他实验研究了填充墙框架结构性能更加广泛。

克林纳和伯特罗（1978）测试了三分之一规模3.5的故事，一个11层的20世纪70年代的公寓楼区局的代表。

他们的研究小组得出的结论1.研究生，系土木，环境与建筑工程，大学。

科罗拉多州，博尔德2.助理教授，土木，环境与建筑工程，科罗拉多大学博尔德，一氧1.2.助理教授，土木，环境与建筑工程，科罗拉多大学博尔德，一氧是增强填充增量减少倒塌的危险，比裸钢筋混凝土框架结构。

Mehrabi 等。

（1996年）测试12 ½规模单层单跨框架标本，并指出，与填充帧均优于裸框架的抗震性能。

分析方法来模拟砌体填充面板同时拥有先进的实验研究。

基于对波利亚科夫（1960）等，填充测试霍姆斯（1961）提出了计算最大的强度和刚度的砌石墙支撑的线性等效模型。

斯塔福德史密斯和卡特（1969）开发的分析技术来计算的支撑有效宽度，开裂，破碎载荷，作为框架和墙体之间的接触长度的功能元素。

弗拉纳根和Bennett （1999）采用了分段线性等效支撑填充到模型，并提出一份分析程序计算出加密强度的基础上，21瓦与粘土填充墙钢框架的实验结果。

其他研究人员利用有限元模型来表示复杂的墙体行为方面。

Dhanaskar 和页（1986）为蓝本的框架填充墙采用非线性有限元素砖，比较与几个半规模的实验结果。

Mehrabi 和城（1997）用污蔑裂纹有限元模型代表单位和砖石钢筋混凝土框架，制定一个迫击炮关节构模型。

斯塔夫里迪斯和城（2009）已为钢筋混凝土框架与砌体填充一个复杂的非线性有限元模型，离散相结合的抹黑和打击的方法来捕捉不同的失效模式在实验中观察到。

最近的研究和实验分析相结合的方法来评估抗震性能与钢筋混凝土框架结构填充砌体更普遍。

Dolsek 和Fajfar （2008）用于支撑墙的元素集中等效塑性梁柱模型元素，以评估砖石，钢筋混凝土框架结构填充墙的抗震性能，在“限制破坏”，“重大损害”和“接近崩溃”极限状态看。

Dymiotis 等。

（2001年）评估在“适用性”和“终极”极限状态的一个10层钢筋混凝土框架结构填充墙抗震漏洞。

麦丹和哈什米（2008）评价了7和14层钢筋混凝土框架与砌体填充性能受到近断层地震动。

在砌体填充面板与钢筋混凝土框架结构倒塌模拟评估，在这里，评估生活与非线性模型和极限状态检查安全。

基于性能的地震工程技术占地面运动和模型的不确定性。

案例：建筑物研究这项研究是基于与设计结构和细节特征典型的预1975年加利福尼亚州的建设。

本文侧重于非韧性钢筋混凝土框架结构的2高峰，4和8的故事。

每座建筑物被评为一裸框架和填充两种不同的配置，为在图4所示的故事结构。

通常省略填充在地下，如图。

1b 中，提供零售和商业服务打开的窗口。

1.研究生，系土木，环境与建筑工程，大学。

科罗拉多州，博尔德2.助理教授，土木，环境与建筑工程，科罗拉多大学博尔德，一氧图1。

为钢筋混凝土框架结构为例砌体填充配置设计与钢筋混凝土框架结构和组成，详细内容已描述Liel 等。

（2010年）。

列在25英尺和故事的高度间距是15英尺的第一层和13英尺上的故事。

这些建筑周边框架体系，有平面板内部重力系统。

钢筋混凝土框架结构设计的抵制与1967年最高的统一建筑法规相关的地震带地震荷载。

加固细节是地震前提供详细的规则，建立典型，并包括广泛的间距横向钢筋，箍筋和纵筋的锚固差，没有联合剪切增援。

这些建筑物都被认为可以在一个较高的最大考虑地震的SMS = 1.5克和SM1 =0.9克（德育及公民教育）位于地震现场。

为单墙砌体材料特性威思是从Manzouri （1995年为砖）根据一项与迫击炮式老建筑再生的“O”类。

该砌体名义宽度4.125英寸和砂浆接缝厚度为0.375英寸这些属性代表了砌体填充弱类型，这样在过去的建设。

这砌体已抗压强度（中频¢）2000 psi 和剪切强度（室颤¢）从120到270 psi 的不同，这取决于正常的压力。

砌体结构的杨氏模量（米E ）是580 psi 的。

钢筋混凝土框架与砌体填充非线性模型为钢筋混凝土框架结构的非线性分析模型包括两维三开间框架，如图所示。

2。

模式，并在OpenSees 的。

仿真模型捕捉梁，柱材料非线性，梁柱接头，砌石墙。

该额外的重力系统（地震群众学习专栏帐户的P -效应），但不重力系统贡献的框架横向阻力。

恶化的梁，柱，及关节的建模与集中弹簧的三线性骨干理想化和相关的伊巴拉等人开发的滞后规则。

（2005年）。

这方面的一个重要属性是骨干后峰负刚度，使软化与混凝土破碎，钢筋屈曲和倒塌发生骨折的相关行为应变模型。

代表梁和柱元素的缺乏弹性的弹簧性能进行校准是指从255列（哈塞尔顿 等实验测试值。

2008）。

这些结构模型，以及非线性几何变换和稳健的收敛算法，是代表到崩溃极限状态的结构响应能力。

该框架模型，主要限制因素是肢剪力墙结构的失败是没有明确表示，由于准确地代表这个极限状态和承载能力的gravityload 随后亏损的困难。

钢筋混凝土柱模型并捕获与弯曲，剪切破坏（即剪切破坏后产生的相关抗剪强度退化）。

2。

非线性钢筋混凝土砌块填充墙框架结构分析模型。

1.研究生，系土木，环境与建筑工程，大学。

科罗拉多州，博尔德2.助理教授，土木，环境与建筑工程，科罗拉多大学博尔德，一氧每个填充面板模拟与压缩支柱一双，如图所示。

图2。

非弹性支柱用来表示填充墙，因为他们有足够的精度，捕捉力位移反应的关键特征，但在减少计算量相比，有限元模型。

每一杆都分配了一个力位移的关系（如图所示。

三）代表初始刚度，峰值强度，和后峰的砖石墙必要的行为来预测失败。

砌筑要预测的模型等效压杆墙failure.The 属性如下。

等效支撑宽度，瓦特，是计算从斯塔福德史密斯和卡特（1969年）就与W 到一个无量纲参数，LH 的曲线为基础，表达了相对刚度框架的填充物，其中和米英，吨，和h ¢是杨氏弹性模量，厚度和高度的填充，列respectively.Properties 是E （杨氏模量）和I （转动惯量）。

Q 是填充之间的横向和对角线的角度。

该砌体填充面板初始刚度，柯，是两次从等效支撑宽度和砌体的性能得到刚度采取，即K 表2款（e 重量/升）（cosq ）2时间=，其中L 是对角线长度支撑。

后面板裂缝的填充表格，面板的刚度降低至heak ，但在面板人口继续增加，直到出现故障由于剪切，滑动，或crushing.This 研究使用由Zarnic 和戈斯蒂奇（1997年提出的方程），后来被Dolsek 和Fajfar （2008），以确定最大强度填充改性：'2int max 925.1),11(818.0h L C C C f L F in I I I tp⨯=++⨯= 凡在L 是长度的填充物，总磷F 是砌筑和t 和h'开裂应力定义为过。

该方程已被验证了关于singlebay 单的故事，两个海湾的Zarnic 和戈斯蒂奇（1997）2层框架填充墙进行实验设置。

对于面板和框架考虑砌体性能建模在这里，每个填充墙的最高强度约为141基普。

打击力量的比例为最大强度（编号FCR /的Fmax ），被定为0.55，从Manzouri 以下（1995年）和Dolsek 和Fajfar （2008）建议的实验数据。

Struts 的拉伸强度已微乎其微。

该填充面板的变形能力是基于过去的建议，研究者从实验测试和意见。

Manzouri （1995）鈥檚实验结果表明，在最大负载（即第位移图。

3）约0.25％发生漂移。

同样，一个由盛等人进行的实验设置。

（2009年）发现，在框架中标本的最大负荷在0.25％发生漂移。

根据这一证据，上限为0.25％，在这里采取的漂移。

后峰强度退化（在图ç代表。

三）是基于Dolsek 和Fajfar 鈥檚（2008）估计，在零壁强度（位移三）大约是在最大的5倍力（第位移）。

由Dolsek 的加密特性和Fajfar 建议参数（2008年）是由在卡瓦略和科埃略，埃兹实验报告集的支持。