填充墙—钢筋混凝土框架结构力学分析方法研究

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填充墙钢筋混凝土框架结构是较为常见的结构形式。现行规范中填充墙仅被作为非结构构件来对待,但填充墙的加入会对结构的受力性能产生较大的影响。由于实际需要,在填充墙体开设洞口是不可避免的。墙体开洞必然会引起结构的刚度、承载力、破坏模式等发生变化。目前针对开洞填充墙框架结构的破坏机理研究还处于初步阶段,仍须做大量的工作。针对以上问题,很有必要对未开洞和开洞填充墙框架结构的受力机理展开研究。由于结构设计需要,提出应用于填充墙钢筋混凝土框架结构的简化模型也是很有必要的。基于以上目的,本文所做的主要工作如下:(1)通过对国内外学者的研究成果进行总结,分析了填充墙框架结构的受力性能,对填充墙框架结构的承载能力、刚度和破坏模式进行了探讨。(2)对填充墙框架结构进行有限元模拟,并通过控制填充墙的高宽比、墙体洞口的开洞率、开洞位置研究了不同影响因素对框架结构的刚度、承载能力、耗能能力以及应力分布的影响。(3)结合有限元数值模拟分析结果,对Wales提出的填充墙框架结构三杆等效支撑简化模型进行了修正,提出了不开洞、规则开洞和不规则开洞填充墙框架结构的简化模型,并通过对已有试验进行模拟,验证了本文建议的简化模型在单调水平荷载作用下的合理性和有效性。(4)对填充墙框架结构中框架梁、柱内力分布及塑性铰的分布及发展情况进行了分析,并对填充墙框架结构中框架梁、柱内控制截面的位置进行探讨。通过以上研究,可以明确地反映出填充墙对框架结构在刚度、承载力和耗能能力方面的影响规律。提出的简化模型简单、有效,且能体现出主体框架结构的薄弱部位,对结构设计可起到指导作用。
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