砌体填充墙平面外受力性能数值模拟及防倒塌措施研究

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带砌体填充墙的框架结构具有平面布置灵活,保温隔热性能好,建造方便,造价低等优点,在我国及世界范围内是一种应用广泛的结构形式。汶川、玉树、雅安等历次震害调查均表明:砌体填充墙在地震作用下发生严重破坏,甚至倒塌。因此,研究填充墙的平面外受力性能和抗震性能,提出墙体平面外防倒塌构造措施具有重要意义。目前,填充墙平面外受力性能的研究远少于填充墙平面内受力性能的研究。  本文采用ABAQUS有限元软件,对填充墙的平面外抗震性能进行了数值模拟。主要研究内容如下:  (1)总结了历次地震中砌体填充墙的主要破坏形式,并简要分析了破坏的原因。分析结果表明:砌体填充墙的出平面倒塌主要是墙体整体性及与主体结构的连接较差,构造措施不满足要求。  (2)基于ABAQUS有限元软件建立了砌体填充墙有限元模型,研究了单元选择、材料本构关系及破坏准则、接触模拟等的确定,对一片单层单跨框架结构填充墙建立整体式有限元模型,分析了墙体平面外的极限承载力和位移。通过将有限元分析结果与试验结果的对比,验证了本文有限元模型的可靠性。  (3)进行了砌体填充墙平面外抗震性能数值模拟,分析了砌体抗压强度、高厚比、高宽比、与框架连接方式、梁上竖向荷载、水平拉结筋、竖向分布钢筋等对砌块砌体填充墙平面外受力性能的影响规律;  (4)选取三条典型的地震记录,进行了砌体填充墙平面外动力时程分析,分析了水平条带、构造柱、水平拉结筋和竖向分布钢筋等对填充墙平面外动力性能的影响。  (5)在有限元分析的基础上,提出了提高砌体填充墙平面外承载力和抗倒塌能力的构造措施,包括砌体强度、高厚比、高宽比、水平拉结钢筋、竖向分布钢筋以及洞口补强措施。
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