带水平滑移层框架填充墙的平面外稳定性研究

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填充墙作为框架结构中不承受外部荷载的非结构构件,主要起空间分隔与围护的作用。我国作为地震频发国,每次地震的发生都会造成大量的人员伤亡与房屋破坏。其中框架结构中填充墙的破坏最为严重,而填充墙的平面外破坏相较于平面内破坏具有更大威胁。为减少填充墙在地震中的破坏,设计了一榀带水平滑移层的单层框架填充墙试件,通过拟静力试验研究其平面内性能,结果表明水平滑移层的加入弱化了墙体的斜撑效应,耗散了大部分地震能量,明显降低了墙体的平面内损伤。本文在此平面内研究的基础上,利用ABAQUS有限元分析软件,通过数值模拟的研究方法,展开带水平滑移层填充墙的平面外稳定性研究,主要研究内容如下:1)总结了填充墙平面外研究在试验、数值模拟、理论分析等方面的研究现状。从墙体平面外破坏形式、影响因素、简化模型等方面分析总结了填充墙平面外破坏机理和影响填充墙平面外性能的因素。2)基于既有试验数据,利用ABAQUS软件,建立带水平滑移层框架填充墙有限元模型。将有限元模型计算结果与试验结果进行对比分析,验证了带水平滑移层墙体模型参数设置的合理性。在此基础上,开展带水平滑移层框架填充墙与未设置水平滑移层普通填充墙的平面外破坏程度、平面外承载力、平面外刚度对比分析。分析结果表明在同等平面外荷载作用下,带水平滑移层墙体的平面外破坏程度远大于未设置滑移层的普通墙体,平面外约束、墙体“拱”支承效应也相对较弱。带水平滑移层墙体的平面外承载力相比于普通墙体下降了约22%,平面外刚度也小于未设置滑移普通填充墙体。然而,带水平滑移层墙体的平面外承载力仍远大于按规范等效地震力计算的平面外承载力,满足规范要求。3)基于理论和有限元分析结果,提出影响带水平滑移层填充墙平面外承载力的主要影响因素,主要有水平滑移层设置间距、滑移层间摩擦系数、墙内拉结筋设置长度。开展了上述因素对填充墙体平面外性能的影响规律的参数化研究。研究结果表明滑移层设置间距对墙体平面外承载力的影响最大,滑移层间摩擦系数、墙内拉结筋设置长度对墙体平面外承载力的影响较小。增大滑移层设置间距、滑移层间摩擦系数及墙内拉结筋设置长度均会提高带水平滑移层填充墙的平面外承载力。4)基于带水平滑移层填充墙的平面外受力分析结果,借鉴既有填充墙平面外承载力计算公式,考虑影响带水平滑移层填充墙的平面外性能的因素,定义了条件影响系数、综合影响系数、单项影响系数等3个评价墙体平面外性能的系数,采用数据拟合的方法,提出了带水平滑移层填充墙的平面外承载力公式。
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