填充墙在RC框架结构抗震中的作用研究

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钢筋混凝土(RC)框架填充墙结构是目前国内外应用比较广泛的一种建筑结构形式,近几年的几次大地震中这种结构却暴露出在抗震方面的诸多短板,特别是结构设计中忽略填充墙与框架结构的协同作用,直接导致巨大的地震灾害,因此进行地震下填充墙对RC框架结构的影响研究是非常有现实意义的。本文将RC框架结构中的填充墙作为主要研究对象,总结前人对于框架填充墙结构抗震科研成果,整理相关理论知识确定研究路线,对比计算和分析方法,选定采用等效斜撑计算模型和振型分解反应谱分析方法,借助sap2000软件建立16个不同的填充模型进行地震工况计算分析,研究不同填充率、填充位置和填充材料对RC框架填充墙抗震性能的影响,得到以下结论:(1)选取填充率分别为100%、90%、80%、50%、25%和0%的六组模型进行自振周期、层间建剪力和层间位移的分析分析,证明填充墙对于RC框架结构的抗震贡献随着填充率的增加而增大,填充率越高结构的自振周期越小,层间位移和边柱的层间剪力也越小。(2)以竖向不同布置、横向不同布置、墙面均匀开洞与墙面不均匀开洞几个控制因素建立七个填充率为80%的建筑模型分析确定不同布置形式对结构的抗震性能会产生较大的影响。竖向不同布置时,填充最少的楼层形成薄弱层,当薄弱层出现在底层时,结构的抗震性能最差;横向布置不同时,会在填充布置较少的一层形成薄弱柱,抗震性能明显减弱;窗洞的均匀布置抗震性能较之不均匀布置要强,另外窗洞的布置要尽量避免全部在梁下布置,容易产生短柱。(3)相同厚度的粘土砖、加气混凝土砌块和空心混凝土砌块三种填充墙分别作为框架填充墙的填充材料时,粘土砖框架结构抗震性最差,加气混凝土砌块的抗震性能最佳。综合考虑填充率、填充位置和填充材料的填充墙对RC框架结构的影响,其中填充率对整体抗震性能影响最大,填充位置对局部柱子抗震性能的影响最大,填充材料的抗震影响相对均衡。提出对于RC框架填充墙结构设计的三点建议:根据填充材料、填充率和填充位置确定自振周期折减系数;按照填充墙的布置判断薄弱层的存在与否并进行加强设计;确定薄弱柱和短柱的位置,并加强设计,此外还需充分考虑填充墙对抗震性能的影响,优化结构设计方案,增强结构的抗震性能。
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