填充墙框架-剪力墙结构地震滞回耗能特性分析
钢筋混凝土框架-剪力墙模型结构试验的滞回反应和耗能分析
11 试件 ;21 竖向千斤顶 ;31 伺服作动器 ;41 分载梁 ; 51 纵向固定横梁 ;61 加载梁 ;71 辊轴 ;81 基底固定梁 ;
91 反力墙 ;101 试件与作动器连接杆 图 2 加载装置简图 Fig12 Test set2up
按承载力极限状态的重力荷载进行质量换算 ,由 质量相似系数可得 1~4 层质量分别为 1015kN·s2/ m , 1617kN·s2/ m , 713kN ·s2/ m , 6312kN ·s2/ m , 阻 尼 比 为 0105 。模型结构试验内容及试验现象描述见表 2 。试 验分为两个阶段 ,第一阶段为拟动力试验 ,分别输入具 有不同加速度峰值的 El Centro 地震加速度记录 ,量测 结构的地震反应等 ,拟动力试验 PDT21~PDT26 实际上 相当于加长了实际地震波记录曲线的时间轴后输入扰 力的静力试验 ,可以较详尽地观察裂缝的出现 、开展 , 并记录整个结构的反应历程 。第二阶段为伪静力加载 试验 ,采用倒三角形分布水平力 ,位移控制加载 ,并量 测结构的后期反应 ,直到结构完全破坏 。试验量测内 容主要为测量模型结构每个阶段的各层侧移 、对应的 荷载 、钢筋及混凝土的应变分布等 。为此 ,在各梁柱两
输入 El Centro 波 NS 分量 , 剪力墙仍能抵抗部分地震剪
峰值 ¨x g = 1200gal
力 ,但其刚度却不断下降
伪静力试验 ,倒三角形分布力 ,量测结构的后期反应 ,至完全破坏
熊仲明 , 史庆轩 , 王社良 , 霍晓鹏
(西安建筑科技大学 ,陕西西安 710055)
摘要 :本文以实际工程为研究背景 ,根据模型相似关系 ,通过拟动力试验的方法 ,对钢筋混凝土框架2剪力墙模型结构的 滞回反应和耗能进行了分析 ,探讨了结构在地震作用下的破坏机理及其薄弱环节或部位 。试验结果表明 ,在水平地震作 用下 ,框架2剪力墙结构的屈服顺序为 :剪力墙根部 →框架各层梁端 →框架各柱根部 ,剪力墙的屈服和耗能能力对整个结 构的承载力和变形性能影响很大 。当弹塑性变形较大时 ,结构的性能主要取决于剪力墙根部截面的性能 。本文工作为 指导这类结构体系的抗震设计以及进行更深入的研究提供了基础资料 。 关键词 :拟动力试验 ; 滞回曲线 ; 滞回耗能 中图分类号 :TU39812 TU31711 文献标识码 :A
填充墙在框架结构抗震性能方面的影响研究
填充墙在框架结构抗震性能方面的影响研究一.引言框架结构的设计计算中,通常的做法是不考虑填充墙的抗侧力作用,在PKPM建模时只建纯框架不建入填充墙,只将墙体重量用线荷载的形式加载到框架梁上,在抗震计算时,根据填充墙的数量,对框架结构的自振周期进行适当折减,以此放大计算得到的地震作用,这是目前普遍采用的计算处理方法。
实际上这是纯框架的计算方法。
但是,这种周期折减系数的做法是对填充墙作用的大致估计,不能真实反映填充墙不均匀布置下结构刚度的变化。
有关试验研究表明,当结构发生较大水平位移时,即使采用轻质砌块填充墙,带填充墙的框架结构的刚度也比纯框架结构的刚度大数倍。
因此在遭遇地震,尤其是强震时,如果不考虑填充墙的刚度影响,会造成结构实际受到的地震作用大于计算值,这对结构来说是不安全的。
二.填充墙在竖向不均匀布置对框架结构的不利影响(1)上下楼层墙体数量相差过大,导致下柔上刚,相邻层侧向刚度急剧变化,形成薄弱层,在地震作用下,底层的弹性位移远大于上层,且结构倾覆力矩几乎全由底层承担。
(2)填充墙由于门、窗洞口的要求,在柱高范围内不完全布置,使柱独立部分长度缩短形成短柱,造成在地震作用下形成脆性弯压和剪压破坏。
实例一:新疆沙雅县某小学食宿楼,抗震设防烈度为7度,建筑场地类别为Ⅲ类,一层层高4.2米,二~三层层高3.6米,X方向9跨共65.8米,Y方向2跨共16.8米,一层为餐厅,二、三层为学生宿舍。
现将本工程采用两种计算模型对比分析。
模型一:所有填充墙均以线荷载的形式加载到框架梁上。
模型二:所有填充墙均以实墙形式加载到框架梁上。
墙体材料为混凝土砌块,砌体容重取12KN/㎡。
通过以上数据对比可知:1.模型二的周期比及最大层间位移角减小,说明填充墙的存在使整个结构的抗侧移刚度增大;2.由第二层由于填充墙布置较多,其刚度比首层明显增大很多,这使得结构竖向刚度出现突变,填充墙较少的首层成为了薄弱层。
三. 填充墙在平面内不均匀布置对框架结构的不利影响建筑结构的概念设计告诉我们,结构的平面布置宜尽量均匀对称。
填充墙框架结构的抗震分析.
结构的动力响应产生的水平地震作用必须通过 结构体系的三维荷载路径来平衡。 图 1 显示理想结构的部分荷载路径。第 4 层楼 面质量产生的水平地震作用从 A 到 B 用箭头显示。 第 4 楼层膜片传递荷载到填充结构墙 C 和 D。楼层 膜片需要足够的换向器和斜撑来传递荷载给填充结 构墙 , 并且 C 和 D 跨长内膜片需要足够的剪切和弯 曲强度。E 处墙通过剪切和弯曲传递荷载给第 2 楼 层膜片 , 本例中填充结构墙不连续。F 和 G 处支承 墙的柱需要支承竖向轴向力和倾覆弯矩。主要沿路 径 H, 第 2 楼层膜片必须传递由墙 E 传递来的荷载 , 该楼层膜片也需要有足够的与剪切、 弯曲等与力传 递有关的强度。通过剪切和弯曲, 墙 I 传递荷载给 基础高度处地面 Gr , 并且在 J 和 K 处 , Gr 要有足够 的抵抗轴向拉 和压作用的能力 , 而且在 L 方 向, Gr 要有足够的抵抗剪力的能力。
* 江苏省教育厅自然科学基金资助项目 ( UK 0510064 和 95141) 。 作 者 : 王春武 男 1965 年 8 月出生 副教授 东南大 学博士 研究生 国家一级注册结构工程师
E- mail: hjwcw@ 163. com
收稿日期 : 2006- 01- 25
14 Industrial Construction Vol 37, No 2, 2007
工业建筑
2007 年第 37 卷第 2 期
地区的设防烈度提高了, 已建房屋的抗震鉴定和加 固分析与设计仍然需要面对大量的已建的填充墙框 架房屋。 2 2 1 填充墙框架结构的震害和模型研究成果 填充墙框架结构的荷载路径
些框架柱的抵抗变形能力从而可能会不够, 如果底 层框架柱没有好的细部设计, 底层框架柱不可能没 有破坏, 在底层产生薄弱层, 该情形在居住框架建筑 中尤为常见, 类似的情况在商业框架建筑中也不是 不常见。
浅谈填充墙对结构抗震的影响
浅谈填充墙对结构抗震的影响框架填充墙结构在水平荷载作用下框架与填充墙二者之间相互作用,包括框架对墙性能的影响以及墙对框架的影响。
框架对墙具有约束作用,极大地提高了填充墙抵抗水平荷载的能力,同时也改善了填充墙在水平荷载下的变形能力。
而墙对框架的影响既有有利的方面,也有不利的一面:一方面填充墙与框架共同工作,对整个框架的承载力、刚度、变形以及耗能能力等都有明显的改善:另一方面,填充墙沿层高的不均匀布置造成结构出现薄弱层而破坏,沿平面不均匀布置造成结构出现扭转破坏,墙的约束效应造成结构形成短柱破坏。
1、填充墙对框架抗震的有利影响历次地震灾害的资料表面,框架结构中因填充墙的加入,在地震中有明显的优势,填充墙与框架联系在一起共同工作,对整个结构的承载能力、刚度以及耗能能力都有明显的改善。
1.1 填充墙对框架结构承载力的影响。
填充墙在构造上与框架联系在一起,二者相互作用改变了整个结构体系的抗侧力,在水平荷载的作用下,填充墙由于受到框架的约束作用而具有相当大的阻力,裂缝发展缓慢,直到结构倒塌破坏以前,填充墙始终分担了一部分水平荷载作用。
因此填充墙框架结构的承载力比纯框架结构有明显的提高。
1.2 填充墙对框架结构刚度的影响。
在框架-填充墙结构体系中,由于填充墙本身具有较大的抗侧刚度,在结构遭受水平荷载作用时,填充墙对框架结构起到一定的约束作用,使结构的早期刚度大大增加,限制了框架的变形,从而减小了整个结构的地震侧移幅值。
1.3 填充墙对结构耗能的影响。
在框架内部有了填充墙之后,结构耗能能力大为增加。
《建筑抗震设计规范》指出在进行抗震概念设计时结构应设计成多道抗震防线,结构应有最大可能数量的内部、外部赘余度,以使结构能吸收和耗散大量地震能量。
对框架而言,砌体填充墙具有很大的初期刚度,建筑物遭受地震力之前几个较大的加速度脉冲时,填充墙承担了大部分地震力,并利用自身的变形以及墙面裂缝的出现和开展,可以大量吸收和消耗建筑物的地震能量,以后随着填充墙的刚度退化和强度减弱,框架所承担的地震力逐渐增多,框架才渐渐变为抗震主要构件。
框架-剪力墙结构的地震响应分析
动。
从表 2 中数据可以看出,高层结构第一阶振型周期为 0.54 s,对于高阶振型,其周期更小。实际设
计中,应避开场地的卓越周期,避免产生共振。
4 动力计算分析
在地震作用下,框架-剪力墙各构件都会受到剪力作用,且各结构层层间剪力有所差异。依据有限 元计算结果,在 8 度多遇地震下,按时程分析法,高层结构基底剪力时程曲线如图 5 所示,其基底剪力 最大值为 8380 kN 。
0.6×0.8
C30
剪力墙
0.2
C30
次梁
0.3×0.5
C30
楼面板
0.2
C25
由于地处天津市河北区,抗震设防烈度为 8 度,整个结构体系成中心对称,场地类别为Ⅱ类。场地 特征周期为 0.4 s,初见地下水位为 3~4 m。
框架-剪力墙为主要结构受力体系,内部隔墙采用混凝土砌块,考虑到内部砌体为脆性结构,为简 化计算,不考虑其对抗震能力的贡献作用。
按下式计算:
1
Tg T
max
(2)
式中, 为衰减指数,可取0.9 ;为阻尼调整系数,可取1;max为水平地震系数最大值 ,8 度震区
可取 0.24,则:
1
框架剪力墙结构的抗震性能分析
框架剪力墙结构的抗震性能分析摘要:框架-剪力墙结构是公认的抗震性能较好的结构体系,它将框架结构和剪力墙结构融为一体,充分发挥框架与剪力墙的优点,使整体结构的抗侧刚度适中,并能提供相应的竖向和水平承载力。
在高层建筑的各种结构体系中,框架-剪力墙结构是一种应用范围较为广泛的、经济性较好的结构体系。
本文介绍了框架-剪力墙结构的特点,并提出了优化框架-剪力墙结构抗震性能的有关措施。
关键词:框架-剪力墙结构;抗震性能前言在高层建筑结构中,框架式结构的抗侧向刚度差,抵抗水平荷载的能力较低,对抗震来讲不利,但它具有空间大,平面布置灵活等优点;剪力墙结构竖向刚度和抗侧力刚度均很大,但平面布置不灵活,不适应大空间的要求;而框架-剪力墙结构解决了上述问题。
因此,在我国近年来的高层建筑中,框架-剪力墙结构不断得以运用。
框架-剪力墙结构集合了框架结构与剪力墙结构的优点,具有承受竖向和水平荷载的能力,能较好的抵抗抗地震力和抵抗水平风荷载作用。
1、框架-剪力墙结构的受力特点和抗震分析在高层建筑设计过程中,当采用框架结构时,其强度和刚度不能满足抗震要求时,需在框架结构平面的适当部位设置剪力墙来抵抗水平荷载,这就形成了框架-剪力墙结构。
框架主要作为结构体系中承受竖向荷载的结构,而大部分水平荷载由剪力墙承担。
高层框架-剪力墙结构中,剪力墙刚度往往比框架的刚度大得多,所以在框架-剪力墙结构体系中,剪力墙刚度的大小在很大程度上决定了整个结构的刚度。
然而自从建筑抗震问题被提出来以后,工程界关于框架-剪力墙结构剪力墙所占比重对抗震性能优劣的问题就存在着一些争议。
一般来说,多设剪力墙对抗震是有利的。
但是,这不仅会增加经济成本,同时由于刚度过大,周期太短,地震反应可能加大。
而过少的设剪力墙,又不能满足抗震设计的要求,尤其是结构的扭转。
从抗震的角度看,剪力墙数量以多为好;但从经济性来说,剪力墙则不宜过多。
综合考虑,在独立的结构单元内,抗震墙的设置数量,应符合下列原则:(1)要尽可能突出框架-剪力墙结构的抗震特点,即保证抗震墙结构所承担的地震倾覆力矩不少于总地震倾覆力矩值的50%。
填充墙框架结构在地震作用下的滞回特性与损伤分析
E ( ) E t + E^ t + E f 一 EJ t t+ () () () () ( 3)
征 及结构 的屈服 机制 . 探讨 了砖 填充 墙框 架作 为一 个整 体结 构时 的非 线性 行 为和破 坏倒 塌机 制.
1 地 震 损 伤 分 析 基 本 原理
1 1 地 震 反 应 分 析 方 法 .
采用 时程分 析方法 , 系统 的地 震 反应 分析 方程 可写成 : [ { +[ ] j} K] } 一[ { M] } c { +[ { 一 M] } () 1
V0. NO 1 40 .2
20 0 8年 4月
Apr 2 . 008
填 充 墙 框 架 结 构 在 地 震 作 用 下 的滞 回特性 与损 伤分 析
田 洁 。 周 楠 。 ,
( . 安 建 筑 科 技 大 学 土 木 工 程 学 院 , 西 西 安 7 0 5 ;. 1西 陕 10 5 2 西安 理 工 大 学 土 木 系 , 西 西安 70 4 ) 陕 1 0 8
摘
要 : 充 墙 采 用 基 于 光 滑 滞 回模 型 的等 效 斜 压 杆模 拟 , 立 了 填 充 墙 与 框 架 协 同 工 作 的 非 线 性 地 震 反 应 填 建
分 析模 型 . 于 疲 劳 损 伤 模 型 , 析 了 填 充 墙 框 架 结 构 的 滞 回反 应 和 损 伤 特 性 及 结 构 的屈 服 机 制. 算 结 果 表 基 分 计 明, 由于 填 充 墙 和 框 架 能 够 分 阶 段 释 放 地 震 能 量 , 充 墙 框 架 在 罕 遇 地 震 作 用 下 具 有 良好 的耗 能 能 力 、 性 破 填 塑
框架填充墙结构体系抗震性能评价
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Ifl F a e m c P o e t A  ̄ i n i d r me S i i rp r y n. s l e : s 1 ys
的同时 , 吸收地 震能量的性 能也有所 增强。 其
仍处 弹 性 工作 状态 ,填充 墙成 为抗 侧 力构
框 架填充 墙喾 构体 系是一 种工程 上应 用十 分 善
普遍的 结构 体 系 有 关这 一结构 体 系的理 论
分 析 和 实 际 应 豫 , 也 早 已 达 到 了一 个 比 较 成
熬的 水平 本文通过 对该 结构体 系中填 充墙
和 框架 的 相 互 影 响 进 行 捆 荚 的 抗 震 分 析 , 以
大 。 此 ,框 架 填充墙 结 构 在受 力性能 加 强
s se h e n 0 e t r h h t e r s & d y t m a b e d n  ̄ o i t e h o i , n 4 c e me n hl s m c n ls n & d u g s in h V awi e. o e o cu i s n s g e to s a e o b e u,f r a d t b r f re f r e mc d s n e n p t o w r o e e e r d 0 s i i ei , s g
在构造 上与框 架联 系在一起共 同作用 的时候 ,
框 架填充墙 结构 ; 抗震性 能; 分析
Байду номын сангаас
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lfl d F & e t u ' r s & e S d I c c mm  ̄ n e r m S r c u e J l G r U e n h o u o}
填充墙对框架结构抗震性能影响的分析的开题报告
填充墙对框架结构抗震性能影响的分析的开题报告【摘要】填充墙作为框架结构中的非结构构件,具有提高结构整体抗震性能、改善建筑物使用性能等优点,但其对结构刚度、周期、能量耗散等性能指标的影响,以及填充墙与框架结构耦合作用的研究还需要深入探究。
本文旨在分析填充墙对框架结构抗震性能的影响,为建筑抗震设计提供参考,具有重要的理论和实际意义。
【关键词】填充墙;框架结构;抗震性能;耦合作用【研究背景和意义】随着我国经济的快速发展,城市化的进展,建筑抗震安全问题越来越引起人们的关注。
框架结构作为建筑工程中最为常用的结构形式之一,其抗震性能成为建筑抗震设计的重要问题。
填充墙作为框架结构中的非结构构件,一方面可以提高结构整体刚度,减小结构变形,增加稳定性,抵御水平荷载的作用;另一方面也可以改善建筑物使用性能,如隔音、隔热、防水等。
因此,填充墙对框架结构抗震性能的影响成为当前国内外抗震研究的热点和难点之一。
本文旨在通过对填充墙对框架结构抗震性能影响的分析,探究填充墙对框架结构的刚度、周期、能量耗散等性能指标的影响规律,进一步揭示填充墙与框架结构之间的耦合作用,为深入理解填充墙对框架结构抗震性能的影响提供参考,为建筑抗震设计提供依据。
【研究内容和方法】(1)填充墙对框架结构刚度的影响通过建立数值计算模型,分析不同填充墙位置、高度、厚度对框架结构刚度的影响,对比分析填充墙前后结构挠度和位移响应,评估填充墙对结构刚度的影响。
(2)填充墙对框架结构周期的影响利用地震动响应分析软件,比较分析不同填充墙位置、高度、厚度对框架结构周期的影响,讨论填充墙对周期的影响因素及其作用机理。
(3)填充墙对框架结构能量耗散特性的影响通过通用有限元软件,分析填充墙加固后框架结构在地震作用下的位移、变形、拉应力等响应特征,研究填充墙在减震减灾方面的作用。
【研究进度安排】本研究计划于2021年5月开始,预计研究期为一年,按如下进度进行:2021年5月-7月研究文献,了解填充墙对框架结构的影响及其研究现状2021年8月-11月建立数值计算模型,分析填充墙对结构刚度的影响2021年12月-2022年3月进行地震动响应分析,比较填充墙对结构周期的影响2022年4月-2022年6月通过通用有限元软件,分析填充墙在减震减灾方面的作用2022年7月-8月撰写论文及完善研究成果【预期成果】通过对填充墙对框架结构抗震性能的影响进行深入探索,可以得到以下预期成果:(1)揭示填充墙与框架结构之间的耦合作用,进一步深化填充墙在框架结构中的适用性和应用范围;(2)为实际工程应用提供指导意义,提高工程师在抗震设计方面的实践经验和技术水平;(3)探索填充墙的抗震应用具有拓宽抗震防灾领域的研究成果和应用前景的潜力。
基于填充墙对框架结构影响的抗震分析
一
图 2 模型 A
墙常常被视为非结构构件 , 在体系 中只起 围护与 隔断 的作用 而不
能用来承重 、 抗剪 。对于带 有填充 墙 的框 架结 构 , 范 中通 常是 规
在纯框架设计的基 础上 , 把填 充墙 以荷载 的形式 加入结 构 中去 ,
单一地考虑其周期折减 , 而没有合 理地考虑填 充墙 自身 刚度对结
与框架并联计算 , 且采 用填充 墙计算 刚度 , 即取 用填 充墙 自身 开 裂后 的刚度 ( 充 墙初 始 刚度值 的 0 2— . ) 填 . 0 3 为计 算 刚度 。在 《 底层框架 和后砌填 充墙共 同作 用 的试 验研究 》 文 中王春武等 一 人在对先浇框架而后砌筑填充墙 的试 验基础上 , 研究分 析 了框架
・51 ・
基 于 填 充 墙 对 框 架 结 构 影 响 的 抗 震 分 析
王 珏
( 太原市龙城发展投资有限公司 , 山西 太原 0 00 ) 30 0
摘
要: 通过采用框架一 砌体剪 力墙模型 , 考虑填充墙 刚度效应 的加入 , 研究 了填充墙数量对框架结构 的影 响, 同时与规 范法进行
( 填充率为 5 % ) 同时为了与规 范法进行对 比 , 0 , 建立 模型 D与模 降低的幅度 逐渐增大 。 型 A进行 比较 。模型见 图 2~图 5 。
收 稿 日期 :0 20 —6 2 1 -7 0 作者简 介: 王 珏(9 6 , , 18 一) 男 助理工程师
填充墙对框架结构抗震性能影响分析
填充墙对框架结构抗震性能的影响分析摘要:填充墙砌体工程一般采用空心砖、蒸压加气混凝土砌块、轻骨料混凝土小型空心砌块等材料进行砌筑。
框架-填充墙结构是指填充墙砌体在框架结构中起围护、分隔作用,不承担荷载,属于非结构构件。
在地震力的作用下,填充墙的材料、种类、位置、数量等的不同布置方法对框架结构的刚度影响很大,因此,地震剪力对填充墙框架结构与纯框架结构所造成的破坏程度是不一样的。
所以,在填充墙框架结构的设计规范中都有明确的要求,必须考虑到填充墙的布置对框架结构的刚度影响。
所以本文通过分析填充墙对框架结构的抗震影响,得出填充墙的有利和不利影响,并总结规律,提出填充墙合理布置的一些建议。
关键词:填充墙框架结构抗震性能0引言1906年4月18日发生在美国旧金山的大地震中,框架结构采用了砖砌体做填充墙,并因此抵御了地震的冲击,发挥了很好的结构性能。
然而,在1989年10月17日的奥克兰地震中,这种结构有一些受到了严重的地震破坏影响。
直到2008年5月12日发生在汶川的8.0级大地震的考察研究中发现,很多填充墙框架结构由于填充墙的不合理布置造成了结构更严重的破坏;也有填充墙对结构的贡献使得结构避免发生倒塌的情况存在。
因此,填充墙框架结构中,填充墙如何布置,布置多少,与主体结构怎么进行很好的连接都成了许多科学技术人员力图解决的一个工程难题。
如果能合理考虑填充墙在地震力作用下对框架结构承载能力的影响并合理进行设计,将大大减轻地震破坏的影响程度,从而更好的保护人们的生命和财产安全。
1 框架结构中填充墙的影响分析1.1填充墙对框架结构水平承载力的影响分析在拟动力地震反应试验[1]中,填充墙框架结构所测得的水平承载力是294kn,而纯框架结构所测得的水平承载力为191kn。
可见,布置了填充墙的框架结构比纯框架结构的承载力要高出许多。
1.2填充墙对框架结构的变形影响分析在填充墙框架结构体系中,墙体部分和框架部分材料选用不同,受力性能也不同。
刚性连接钢框架—内填钢筋混凝土剪力墙结构体系的滞回性能及抗震设计对策
刚性连接钢框架—内填钢筋混凝土剪力墙结构体系的滞回性能及抗震设计对策刚性连接钢框架—内填钢筋混凝土剪力墙结构体系的滞回性能及抗震设计对策随着现代建筑技术的发展,抗震设计在建筑结构中的重要性日益凸显。
刚性连接钢框架—内填钢筋混凝土剪力墙结构体系作为一种新型的结构形式,具有较好的抗震性能,在城市中得到广泛应用。
本文将探讨刚性连接钢框架—内填钢筋混凝土剪力墙结构体系的滞回性能及相应的抗震设计对策。
首先,我们来了解一下刚性连接钢框架—内填钢筋混凝土剪力墙结构的特点。
该结构体系由斜撑作为框架的纵向支撑,与内填的钢筋混凝土剪力墙相互协同工作,形成一种稳定的整体结构。
这种结构体系具有刚度较大、承载力强、延性好等特点,能够有效地承受地震力的作用。
接下来,我们将重点研究该结构体系的滞回性能。
滞回性能是评估结构在地震作用下耗能能力和恢复能力的指标。
该结构体系的结构滞回曲线呈现出明显的凹陷与弯曲,能够在地震中吸收较大的能量。
此外,内填钢筋混凝土剪力墙的存在使得结构的整体刚度较大,起到抵抗侧向地震力的作用,提高了结构的耗能性能和抗震能力。
然而,刚性连接钢框架—内填钢筋混凝土剪力墙结构体系在实际应用中仍存在一些问题。
首先是结构构造的复杂性,包括施工工艺的复杂性和细部连接的设计等方面。
其次是结构的刚度调整和滞回性能的统一性问题。
由于结构中不同部分的刚度差异较大,易导致结构在地震作用下出现不均匀的滞回曲线,进而影响结构的整体性能。
再次是梁柱节点的设计问题,梁柱节点是结构中最脆弱的部分,其设计应注重强度和延性的兼顾,以确保节点的抗震性能。
为了解决上述问题,我们提出了一些抗震设计对策。
首先,在结构设计中,应加强对细节连接的设计与施工监理,确保连接的可靠性和稳定性。
其次,应通过合理调整结构构件的刚度,提高结构的整体刚度一致性。
在设计节点时,要考虑节点的整体刚性及延性要求,采用合适的节点连接方式和增加连接钢筋的强度和延性,以提高节点的抗震性能。
对框架填充墙结构抗震设计的思考
对框架填充墙结构抗震设计的思考当前填充墙在框架结构设计中必须要考虑到填充墙的承载性能,只有如此才能确保填充墙在地震灾害中将损害降到最低,因此考虑到填充墙抗震性能的结构设计就变得十分重要。
要保证填充墙的抗震性能常采取填充墙与框架柱、梁拉结的做法。
本文针对在填充墙的结构设计过程中对抗震性能的影响问题进行研究和归纳,以供工程设计人员在填充墙结构的抗震设计过程中参考。
标签:填充墙;框架结构;抗震性能一、引言在建筑结构中,填充墙框架结构由于其空间布置灵活,因此在很多的建筑中都有很多的应用,特别是对于商务用的建筑。
随着经济的发展,当代建筑物已经不仅需要满足住宅的需求了,更多的要满足商务使用的性能,因此在抗震性能方面的要求也不断的提高。
从受力方面来说,框架结构能够很好的承担抗震的作用,同时施工中,填充墙分隔房间,布置灵活,既满足了抗震的性能,也不会影响房屋的使用效果,而且造价十分低,受到地震影响拥有极强的变形抗震能力,是对抗地震最有效的结构之一。
实际上,不论填充墙是什么材质的,是砖墙还是隔墙对于框架结构设计中的抗震刚度都是存在的,而且在地震过程中的作用不容小觑。
填充墙的存在及布置不合理使得建筑物在遇到地震时震害严重,填充墙在结构选择中对抗震性能的影响很大,如果选择不善,震后修复工作就很麻烦,维修费用也会很高,所以必须重视这一结构的抗震设计。
二、框架结构中填充墙对抗震性能的影响分析1.填充墙在地震作用下的破坏对我国的相关震害统计表明,在发生地震之后,框架结构中的填充墙中的震害更多的是出现裂缝或者倒塌。
不仅如此,框架结构由于受到水平方向的作用力而变形,所以框架下部填充墙会受到更多的破坏。
2.填充墙对框架结构的变形影响分析在填充墙的结构体系中,墙体和框架部分的材料在选择方面是不同的,同样的受力性能也是不同的。
所以,当框架结构受到地震剪力的作用,两部分结构就会同时发生作用,相互影响,一起抵抗地震带来的损害,这就极大的改善了墙体自身的变形能力,从而让整个结构都体现出很好的抗震性。
浅析框架结构中填充墙对结构抗震性能的影响
浅析框架结构中填充墙对结构抗震性能的影响在工程中采用框架结构的优点在于柱网开间尺寸较大,空间使用较为灵活,填充墙可根据使用上的需要灵活布置和调整,故被广泛应用于办公楼、商业建筑及住宅中,填充墙用来分隔房屋。
研究和设计中常将填充墙作为非结构构件处理,而忽略填充墙对框架主体结构抗震性能的影响。
实际上在地震作用下填充墙与框架是共同工作的,填充墙的存在不仅改变了结构体系的刚度、强度及其分布,还对主体结构构件的局部约束条件产生不利影响。
一般来讲,填充墙首先是可以作为结构的第一道抗震防线,在地震发生时,首先消耗一部分地震能量;其次是对结构的动力特性有一定的影响,从而影响结构在地震发生时,地震作用在结构中的分布情况;三是填充墙会影响框架结构在竖向荷载作用下的内力分布,从而对框架梁的安全性产生影响。
1.填充墙对结构自振周期的影响填充墙刚度效应明显,即便采用轻质填充墙,带填充墙的框架结构的初始弹性刚度也会比纯框架结构大5~10倍。
填充墙的刚度会显著影响结构整体刚度,使结构周期变短,地震力增大,而填充墙数量、布置位置、材料类型、开洞率及开洞大小等都会影响结构周期。
2.填充墙对框架内力的影响设计模型中考虑填充墙的作用,将使结构整体弯曲效应更为明显,结构倾覆力矩部分由柱拉压轴力形成;当满布填充墙时填充墙承担了较大部分的地震剪力,使得框架内力减小,填充墙的存在对抗震是有利的;而底层空旷上部满布填充墙时将使得底层内力增大,对抗震不利。
3.填充墙对框架层间变形的影响填充墙各层分布不均匀,变化部位为薄弱层,在强震中可能成为能量累积的部位;各层均匀满布填充墙可显著提高结构整体抗侧刚度,减小结构变形,对抗震有利。
4.填充墙约束效应的考虑填充墙约束效应有两种情况:一种是填充墙在层高范围满布时由于填充墙斜支撑作用并非作用在框架节点上,而是与节点及相连的柱和梁有一定接触范围,会对梁端及柱端引起附加剪力,若设计中未充分考虑,在地震中就可能柱端受剪的破坏;另一种是层高范围内开窗由于填充墙的局部约束效应使柱计算高度减小而导致框架柱在窗台以上至梁底范围内形成短柱破坏。
带缝填充墙—框架结构抗震性能分析
带缝填充墙—框架结构抗震性能分析摘要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。
针对填充墙对框架结构的不利影响,提出一种新型的填充墙与框架的连接措施—带缝填充墙,使得填充墙在正常使用的状态下能够为框架结构提供足够大的刚度,减小结构位移,而在地震作用下填充墙刚度迅速退化,减少对框架结构的不利影响。
并通过试验分析三种不同缝宽的带缝填充墙框架模型的抗震性能。
说明这种连接构造的优越性。
关键字带缝填充墙,框架结构、连接键、抗震性能引言填充墙框架结构以其建筑平面布置灵活、室内空间大等优点,广泛用于厂房、商店、办公室、医院、教学楼及宾馆等建筑中。
填充墙在这一结构体系中不起承重、支撑和抗剪切作用,只起围护和隔断作用。
但是由于填充墙的加入,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。
在具体设计中,只是把填充墙作为一种竖向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地震时填充墙对框架结构的影响。
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。
我们通过近年来的几次地震可以看到,填充墙的破坏不仅造成的损失有超过结构损伤所造成的损失的趋势,并且也能危机人的生命安全。
而且,很多填充墙的损伤是发生在地震震级很低的情况下。
然而从设计的角度看,填充墙的数量、位置都是不确定的,很难完全考虑填充墙的影响。
我们从构造措施的角度来分析填充墙对框架结构的影响。
现在填充墙与框架柱的连接方法为刚性连接,这种做法无论是正常使用状态下还是地震作用时都很大程度增加了框架结构的刚度。
抗震规范[2]中第13.3.3.2条建议钢筋混凝土结构中的填充墙与柱脱开或柔性连接,图集03G329-1中给出了柔性连接的做法。
砌体填充墙对框架结构的抗震分析
砌体填充墙对框架结构的抗震分析摘要:框架结构中砌体填充墙对于整个框架结构的受力性能的影响不可忽略。
在工程设计中,对框架填充墙的受力分析是必不可少的。
本文详细分析了各种受力条件下填充墙对框架的影响,并提出了措施和建议。
关键词:框架、填充墙一、前言框架结构中有砌体填充墙,填充墙将整个框架划分为不同的开间和不同的功能区,填充墙数量的多少取决于建筑物的功能和使用要求。
在框架结构计算中,一般不考虑砌体填充墙的抗侧力作用,建模型时只建纯框架不建入填充墙,将墙体重量当做外荷载加到计算模型上,在抗震计算时,根据砌体填充墙的数量,对框架的自振周期进行折减,使框架获得较大的地震剪力,这是目前普遍采用的框架计算方法,基本上仍是纯框架计算法。
砌体填充墙在框架中能不能抗侧力应根据墙体的材料和构造措施来定。
在砌体填充墙构造方面,目前广泛采用的构造方法为:墙体与框架柱拉接,墙顶与框架梁拉接,墙顶与框架梁底顶紧,必要时设置构造柱和水平配筋带,这些措施在保证填充墙稳定的同时,也使填充墙与框架紧密结合协同工作,填充墙因此不可避免的成为抗侧力构件。
另一方面,框架抗震计算时,考虑了填充墙对框架的刚度影响而对框架自振周期进行了折减,也就是说填充墙对框架有刚度贡献,既然填充墙有刚度贡献,其抗侧力也是必然的。
二、受力分析砌体填充墙或多或少的抗一部分侧力,如果框架具有相当数量的填充墙,填充墙则承担相当多的侧力,此时,框架如只按纯框架计算,可能会有以下影响:1.无填充墙处的框架柱设计剪力过大:如果计算模型中没有填充墙,按楼板无限刚或弹性楼板的假定,地震剪力会按混凝土框架柱的线刚度较均匀的分配到每一根柱子上。
实际上,当填充墙数量较多且未开裂时,填充墙承担很大的地震剪力,框架只承担一部分,其受力特点类似一般的混凝土框架—剪力墙结构,实际分配到框架柱上的剪力比按纯框架计算的剪力要小的多。
当填充墙开裂后,其刚度下降,建筑物自振周期加长,建筑物总的地震剪力减小,框架柱分配到的地震剪力仍比按折减周期后的纯框架计算的地震剪力小。
填充墙对框架结构的地震反应分析及其评价
填充墙对框架结构的地震反应分析及其评价摘要:本章根据具体的条件,对带填充墙的框架结构建立纯框架和等效斜撑两种模型,分别对这两种模型进行了模态分析,初步研究了这两种填充墙模型框架结构的周期,推导出填充墙等效模型公式,模拟出等效模型的框架结构周期折减系数大约为0.7,对于施工技术人员更好地理解规范,有很大的帮助。
Abstract: according to the specific conditions of this chapter, the fill walls with frame structure of the pure framework established and equivalent slant supports two models, respectively, of the two kinds of model modal analysis, a preliminary study of these two kinds of filling wall frame structure model of the cycle is deduced, fill walls equivalent formula model, simulate the equivalent model frame structure cycle reduction coefficient is about 0.7, for construction technical personnel to better understand the standard, there are a lot of help.一:等效斜撑模型有效宽度的推导如上图所示,一块填充墙的抗侧刚度计算公式:(1)上式中:-填充墙抗侧刚度-墙体所受的剪力-墙体的侧移等效杆件的轴向应变:(2)上式中:-等效杆件的轴向应变-墙体的宽度-斜向杆件与水平方向的夹角则轴向应力的侧向分力为:(3)上式中:-轴向应力的侧向分力-等效斜杆的面积-墙体的弹性模量则产生侧向位移需要的总剪力:(4)则等效斜杆的抗侧刚度为(5)上式中:-墙体的弹性模量在计算等效斜杆宽度时,假定等效斜杆的宽度为墙体的厚度,则等效斜杆的宽度用下列公式可以求得:(6)上式中:-等效斜杆截面宽度框架填充墙结构的抗侧刚度如下:(7)式中:—框架结构的弹性侧移刚度;—砌体填充墙的弹性侧移刚度。
带填充墙框架的抗震性能分析及设计
第43卷第4期 山西建筑Vol.43No.42 0 1 7 年 2 月SHANXI ARCHITECTURE Feb.2017 • 47 •文章编号:1009-6825 (2017)04-0047-02带填充墙框架的抗震性能分析及设计孙晓霞U2(1.太原理工大学,山西太原030024 ; 2.大同市建筑设计研究院,山西大同037006)摘要:总结了设计有填充墙的框架结构时常见的问题,分析了框架结构中填充墙对结构刚度和承载力的影响,指出设计中应合 理布置填充墙,避免出现软弱层或薄弱部位,减少对结构产生的不利影响。
关键词:框架结构,填充墙,刚度,承载力中图分类号:TU352 文献标识码:A历次地震中,框架结构都表现出了良好的抗震性能,但是框 架结构的填充墙引起的震害却不少,而且都很严重。
填充墙破坏形式有很多样,有水平的裂缝、交叉斜裂缝、平面外的倾斜等等,最严重的甚至出现整体倒塌的情况。
而对于主体结构,则因为填 充墙的布置,使结构刚度中心发生偏移,造成较大的扭转,框架柱 和梁柱节点被破坏。
在设计有填充墙的框架结构的时候,主要涉及两种问题:第 一种是结构的整体刚度会受到填充墙的影响;第二钟是填充墙与 主体结构的梁和柱的拉结,还有填充墙墙体自己本身的稳定问 题。
在做设计的时候,工程设计人员一般对第二种问题比较重视,对第一种问题就考虑不多,特别是对于填充墙在框架结构平 面布置中的位置,仅被当作了非结构构件,只把它当成竖向荷载 来考虑。
但实际上填充墙与框架主体之间存在着相互作用,是参 与结构体系的地震剪力分配的。
工程设计中,为了满足功能的需要,有时会把填充墙仅仅布 置在结构平面的一端,结果导致此端刚度增大,引起结构的偏心 和扭转;或者是结构的某一个楼层或者几个楼层只在外围有填充 墙,而其余楼层不仅外围有填充墙,而且内部也布置有较多填充 墙,这样可能会使结构的上下层刚度差异过大而形成软弱层。
当建筑进行改造时,当把小开间改为大开间,需要减少分隔墙,结构 层的质量和刚度就会减少,地震作用也会减少;当把大开间改为 小开间,需要增加分隔墙,结构层的质量和刚度都会增大,地震作 用也会增加。
浅谈填充墙的框架结构震害分析
浅谈填充墙的框架结构震害分析前言:据统计发现我国建筑物在地震灾害中填充墙框架结构遭到损害的情况非常普遍,有的还出现倒塌现象,给我国人民生命安全造成非常大的威胁,同时在地震多发区,人们会产生一种心理阴影。
因此填充墙的框架结构在震中的安全系数得到了我国科学家和工程界的广泛关注。
填充墙根据框架结构和受力程度不同,分为承重墙和非承重墙,在地震发生时填充墙可以帮助整个楼体的框架分担和消耗地震的能量,以便较少地震带来的损害。
一、填充墙框架结构的基本性能1、填充墙一般是属于非结构构件,因此在使用中大多数不会考虑其结构对整体性能的影响,但是在实际使用中,填充墙的框架结构在一定程度上改变了见着的结构体系,因此对于填充墙的框架结构不能单纯的用普通框架来模拟。
2、在地震灾害下,建筑物中的填充墙和其框架是共同起到抗震作用的,两者互相依附,互相支持,填充墙支持者框架结构的完整,框架因为其原料的原因们可以较大的吸收地震的作用,一次来降低地震的强度。
3、在地震灾害中,一旦框架结构的破坏比较严重,一般非常容易出现裂痕,因为填充墙主要是用粘土和混凝土等材料制作的,在地震发生时墙体会产生比较严重的层间位移,建筑物的四角就比较容易裂开,这通常就是因为填充墙角部连接处比较薄弱造成的。
二、填充墙震害分析现在很多的填充墙在墙体结构中,都是采用黏土砖混凝土加气块的方式,进而获得刚刚性强度的建筑材料。
其材料可以在水平地震的过程中,主体结构在層间位移中的稳定度会出现一定的不稳定,同时承重墙体会让拉结不牢自身材料出现相对较为明暗的非韧度表现。
其过多的偏向刚性选择以及填充墙的刚度与主体结构的刚度不协调等作用下,会发生破坏填充墙的危害。
建筑体边缘会很出现明显的碎块,目前这种情况产生的主要原因是填充砌块强度不够,角部连接节点处韧性过高而出现。
因而在填充墙的墙体结构中,过刚性以及过韧性都会让墙体在地震中出现各种问题[1]。
其过多墙体韧性的加强,这类问题产生的原因是填充墙砌筑砂浆整体刚性强度相对较低,同时也包含接触面过于弱而引起的。
框架——剪力墙结构最佳耗能体系的探讨
框架——剪力墙结构最佳耗能体系的探讨的特点,以及较好的抗震性能,因而在三十层以下的高层建筑中大量被采用。
框架剪力墙结构是由多种具有不同受力特性构件(如框架梁、柱,框架与剪力墙之间的连梁,剪力墙墙肢,剪力墙连系梁等)组成的结构,如何通过合理设计,使其的抗震性能更好,使之在地震作用下成为最佳耗能体系,即形成最佳破坏体系,满足小震不坏,中震可修,大震不倒的抗震原则,从而达到可靠与经济的目的,是一个很重要的问题,解决这个问题具有重要的理论和实际意义。
本文就想针对这个问题进行一些探讨。
高层建筑结构抗震的概念设计逐步被设计人员所认识和重视。
因为任何一个精确的理论计算结果都是在一定假定的计算模型基础上所得到的,而地震作用是一个非常复杂的空间问题,且有许多不确定性,尤其是当结构进入弹塑性阶段以后,就很难用常规的计算原理去进行内力分析了,所以在实际设计中应把理论计算结果与概念设计结合起来,才能真正做到使结构安全可靠。
事实上现行规范中的一般规定及各类结构的构造要求大部分是从概念设计中获得的。
本文所讨论的问题也属于框架剪力墙结构抗震概念设计的内容。
1最佳耗能体系的讨论框架剪力墙结构概括起来可以按以下四种方式进行设计(由于框架柱出现塑性铰框架形成柱式侧移机构,危害性大,不易修复,一般不允许框架柱出现塑性铰):(1)弹性墙弹性框架(简称EWEF):即将剪力墙和框架设计成在整个地震过程中一直处于弹性。
(2)弹性墙弹塑性框架(简称EWPF):即使剪力墙在整个地震过程中处于弹性,而使框架中的梁端在地震过程中进入弹塑性形成塑性铰。
(3)弹塑性墙弹性框架(简称PWEF):即使剪力墙在地震过程中屈服,进入弹塑性,而让框架在地震过程中一直处于弹性。
(4)弹塑性墙弹塑性框架(简称PWPF):即使剪力墙在地震过程中屈服,进入弹塑性,也让框架中的梁端在地震过程中屈服形成塑性铰。
文献对以上四种结构进行了动力反应分析,比较其动力反应可得到:结构EWEF产生了最强的结构动力反应。