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干砌填充墙框架结构抗侧力性能分析

作　者: 李艳娇
导　师: 刘红军
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 土木工程
关键词: 干砌填充墙框架结构抗侧力性能
分类号: TU398
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

填充墙框架结构是我国建筑结构体系中应用最广泛的结构形式之一，具有设计和施工简单、空间布置灵活等优点。我国地震灾害频发，多次震后调查发现，填充墙布置不当会造成结构的薄弱层破坏、扭转破坏、短柱破坏和填充墙体破坏等，很多建筑甚至发生倒塌，造成了严重的人员伤亡和财产损失。为了提高框架结构的抗震性能，降低填充墙对框架的刚度效应，课题组提出了将干砌体作为钢筋混凝土框架结构的填充墙使用，利用砌块平面内的摩擦来抵抗面内剪力并耗散能量，利用砌块间的嵌固来抵抗面外荷载。为研究干砌填充墙框架结构的抗侧力性能，深入了解该结构的抗震性能，本文建立了该结构的有限元模型，对影响结构抗侧力性能的多种因素进行了分析。主要研究内容与结果如下：（1）基于ABAQUS有限元软件对一榀单层单跨的干砌填充墙框架结构试验模型进行数值建模，干砌填充墙采用简化的分离式模型，框架与填充墙之间以及砌块之间的相互作用采用“接触”属性进行模拟。通过有限元结果与试验结果的对比分析，验证了本文所建立模型的合理性和可靠性。（2）利用本文建立的有限元模型，研究了摩擦系数、砌块弹性模量、砌块密度和竖向荷载对无洞口干砌填充墙框架结构抗侧能力的影响。结果表明，摩擦系数和竖向荷载对结构抗侧力的影响比较显著，而砌块弹性模量和密度对结构的抗侧力影响不大；在水平荷载作用下，干砌填充墙等效应力较大的区域主要是在沿受力方向对角线范围之内，墙体角部应力集中现象严重；水平荷载施加一侧的梁柱连接处形成塑性铰，另一侧柱脚的应力和塑性应变较大。（3）利用本文建立的有限元模型，研究了窗洞口大小、门洞口大小和门洞口位置对干砌填充墙框架结构抗侧能力的影响。结果表明，洞口大小对结构整体抗侧能力的影响较大，开洞率越大，结构抗侧承载力和刚度越小，变形能力越大；门洞位置对结构整体抗侧能力的影响不是很显著，洞口偏置模型的抗侧力与水平加载方向有关，洞口越靠近加载一侧，结构抗侧力越大；应力较大的区域集中在砌体洞口周围、柱顶和柱脚；洞口周围的填充墙会形成对框架的局部支撑。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第1章绪论  9-19
  1.1 课题来源及研究的背景和意义  9-12
  1.2 国内外研究现状  12-18
    1.2.1 填充墙框架结构试验研究现状  12-14
    1.2.2 填充墙计算模型研究现状  14-17
    1.2.3 填充墙框架结构的破坏机理  17-18
  1.3 本论文的主要研究内容  18-19
第2章干砌填充墙框架结构有限元模型验证  19-33
  2.1 引言  19
  2.2 结构尺寸及材料参数  19-21
  2.3 有限元建模方法及材料模型的选择  21-26
    2.3.1 建模方法的选择  21-22
    2.3.2 单元选择  22
    2.3.3 材料模型  22-26
  2.4 有限元模型的建立与分析  26-32
    2.4.1 模型的建立  26-29
    2.4.2 计算结果分析  29-32
  2.5 本章小结  32-33
第3章无洞干砌填充墙框架结构抗侧力性能分析  33-48
  3.1 引言  33-34
  3.2 摩擦系数对结构抗侧力性能的影响  34-37
  3.3 砌块弹性模量对结构抗侧力性能的影响  37-40
  3.4 砌块密度对结构抗侧力性能的影响  40-43
  3.5 竖向荷载对结构抗侧力性能的影响  43-46
  3.6 本章小结  46-48
第4章开洞干砌填充墙框架结构抗侧力性能分析  48-61
  4.1 引言  48
  4.2 门、窗洞口尺寸及位置的确定  48-50
  4.3 窗洞口尺寸对结构抗侧力性能的影响  50-53
  4.4 门洞口尺寸对结构抗侧力性能的影响  53-56
  4.5 门洞口位置对结构抗侧力性能的影响  56-59
  4.6 本章小结  59-61
结论  61-62
参考文献  62-67
致谢  67

干砌填充墙框架结构抗侧力性能分析

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