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填充墙对RC框架结构抗震性能的影响分析

作　者: 冯兴科
导　师: 韩建平
学　校: 兰州理工大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 填充墙 RC框架结构抗震性能对角压杆有限元法
分类号: TU323.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 112次
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内容摘要

砌体填充墙通常用作维护和隔断填充于框架之中。在传统的结构分析和设计方法中，一般不考虑填充墙的作用。由于在抗震设计时没有考虑填充墙的参与，那么在填充墙对结构侧向刚度和水平承载力的实际作用下，按传统分析设计方法所得的结构单元计算结果变得无效。同时，脆性材料的填充墙能引起结构刚度和强度的不均匀性，能引起结构的薄弱层出现。因此，深入理解填充墙对框架结构地震反应的影响非常关键。本文采用了两种不同的方法分析填充墙与框架相互作用的这一复杂问题。第一种方法就是把填充墙等效成一对角压杆进行结构分析，第二种方法就是采用填充墙的有限元分析模型进行结构分析。在本文的研究中，对几种典型的填充墙对角压杆等效模型进行了比较分析。在目前的分析方法中，有限元法是一个非常有用的工具,它能够模拟材料的特性，同时也能够模拟填充墙与框架接触面处的复杂应力、分离和滑移等。在本文中，对运用有限元分析软件ANSYS的简单迭代计算方法进行了简单描述，同时对无开洞的填充墙RC框架进行了有限元模拟分析。对三个不同填充墙布置的钢筋混凝土框架结构进行了地震影响分析。在分析中，填充墙采用等效对角压杆模型进行模拟，运用SAP2000软件进行了结构的弹塑性地震反应推覆分析，得到了推覆分析曲线。从推覆曲线上，得出了结构弹塑性状态下的楼层位移、层间位移和塑性铰分布。根据分析结果，评估了填充墙非均匀布置对结构抗震性能的影响。

全文目录

摘要  8-9
Abstract  9-11
第1章绪论  11-19
  1.1 前言  11
  1.2 现有研究成果综述  11-17
    1.2.1 国内研究成果综述  11-16
    1.2.2 国外研究成果综述  16-17
  1.3 本文研究内容和方法  17-19
第2章填充墙框架结构的力学模型对比分析  19-26
  2.1 前言  19
  2.2 填充墙框架的等效对角斜撑模型  19-23
    2.2.1 填充墙框架等效对角斜撑模型概述  19-20
    2.2.2 几个典型的填充墙框架等效对角撑杆模型  20-23
      2.2.2.1 Smith 和 Carter 的等效对角单撑杆模型  20
      2.2.2.2 mainstone 的等效对角单撑杆模型  20-21
      2.2.2.3 El-Dakhakhni 等人的等效对角三撑杆模型  21-22
      2.2.2.4 MSJC(The Masonry Standards Joints Committee)推荐的等效对角单撑杆模型  22
      2.2.2.5 Alidad Hashem 的 3D SAT 撑杆模型  22-23
  2.3 填充墙的墙框并联模型  23
  2.4 填充墙的等效平面框架模型  23-24
  2.5 填充墙框架的有限元模型  24-25
  2.6 填充墙框架的几种模型对比分析  25-26
第3章填充墙 RC 框架有限元分析  26-49
  3.1 概述  26
  3.2 填充墙 RC 框架有限元模型的建立  26-34
    3.2.1 本文所用的 ANSYS 有限单元简介  26-27
      3.2.1.1 模拟填充墙和混凝土的 SOLID65 单元  26
      3.2.1.2 模拟钢筋的 LINK8 单元  26-27
    3.2.2 RC 框架的有限元模型方法  27-31
      3.2.2.1 整体式模型  27-28
      3.2.2.2 组合式模型  28-30
      3.2.2.3 分离式模型  30-31
    3.2.3 材料模型的确定  31-34
      3.2.3.1 混凝土的材料模型  31-32
      3.2.3.2 钢筋的材料模型  32-33
      3.2.3.3 砌体的材料模型  33-34
    3.2.4 混凝土的破坏准则  34
  3.3 填充墙 RC 框架有限元模型计算结果分析  34-41
    3.3.1 基本试件(BASE)有限元模型  34-36
    3.3.2 基本试件(BASE)有限元计算结果分析  36-41
  3.4 纯RC框架(KJ)和基本试件(BASE)有限元计算结果对比分析  41-46
    3.4.1 纯框架和基本试件的荷载-位移曲线对比分析  42-43
    3.4.2 纯框架和基本试件的柱轴力增量–位移曲线对比分析  43
    3.4.3 纯框架和基本试件的应力云图对比分析  43-45
    3.4.4 纯框架和基本试件的混凝土裂缝对比分析  45-46
  3.5 弹性阶段对角压杆模型修正  46-48
    3.5.1 填充墙 RC 框架初始刚度计算  46-47
    3.5.2 等效压杆模型的修正  47-48
  3.6 本章小结  48-49
第4章建筑结构地震反应分析理论和方法  49-65
  4.1 前言  49
  4.2 填充墙框架地震灾害总结分析  49-50
    4.2.1 填充墙造成的薄弱层破坏  49
    4.2.2 填充墙造成的短柱破坏  49-50
    4.2.3 填充墙引起的柱顶附加剪力破坏和扭转破坏  50
  4.3 建筑结构地震反应分析理论和方法  50-58
    4.3.1 建筑结构地震反应分析方法概述  50-52
    4.3.2 基于性能地震工程与结构非线性分析  52-58
  4.4 建筑结构的时程分析法  58-64
    4.4.1 结构的振动计算模型  58-63
    4.4.2 构件的恢复力模型  63
    4.4.3 非线性时程分析的基本步骤  63-64
  4.5 小结  64-65
第5章填充墙 RC 框架的抗震性能分析  65-71
  5.1 前言  65
  5.2 分析模型的建立  65-66
    5.2.1 等效对角模型的计算公式  65
    5.2.2 分析模型的建立  65-66
  5.3 填充墙对 RC 框架结构抗震性能影响的静力弹塑性分析  66-69
    5.3.1 填充墙对结构振动模态的影响  66-67
    5.3.2 填充墙对 RC 框架结构抗震性能影响的静力弹塑性分析  67-69
  5.4 填充墙对 RC 框架结构抗震性能影响的非线性时程分析  69-70
    5.4.1 大震非线性时程分析结果  69-70
  5.5 本章小结  70-71
结论与展望  71-73
  结论  71
  展望  71-73
参考文献  73-78
致谢  78-79
附录 A：攻读硕士学位期间所发表的学术论文及奖励  79

填充墙对RC框架结构抗震性能的影响分析

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