【摘 要】
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填充墙钢筋混凝土（Reinforced concrete,RC）框架结构具有平面布置灵活、材料来源广泛、施工便捷等优势,在全世界都有着十分广泛的应用。但是在强震作用下,采用刚性连接的填充墙与框架之间协同工作,嵌砌在框架之间的填充墙会改变结构的受力路径与破坏模式,填充墙自身的坍塌也会带来极大的经济损失与人员伤亡。为了解决这一问题,我国规范建议填充墙与框架之间采用彼此脱开的做法或者采用柔性连接构造,但
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（51878130）；
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填充墙钢筋混凝土（Reinforced concrete,RC）框架结构具有平面布置灵活、材料来源广泛、施工便捷等优势,在全世界都有着十分广泛的应用。但是在强震作用下,采用刚性连接的填充墙与框架之间协同工作,嵌砌在框架之间的填充墙会改变结构的受力路径与破坏模式,填充墙自身的坍塌也会带来极大的经济损失与人员伤亡。为了解决这一问题,我国规范建议填充墙与框架之间采用彼此脱开的做法或者采用柔性连接构造,但这同时也增加了填充墙平面外倒塌的风险。同时,由于采光和使用功能等需求,填充墙常会需要开有门洞和窗洞。这一做法改变了结构的抗力机制,降低了墙体的承载力和刚度,使得墙-框相互作用更加复杂。在实际地震中,填充墙的平面内外存在损伤耦合效应,填充墙的平面内损伤会导致平面外的承载力降低,加重墙体损伤破坏程度。基于此,本文采用了一种新型柔性连接构造,考虑了结构使用功能的同时,研究了不同连接方式对开洞填充墙RC框架结构平面内外抗震性能的影响,揭示了填充墙RC框架结构平面内外损伤的耦合效应,对保障结构的地震安全有重要的意义。主要研究内容如下:（1）设计制作了2个柔性连接开洞填充墙RC框架结构,以普通柔性连接和新型柔性连接作为对比,对试件进行了平面外单调荷载作用下的拟静力试验。探讨了普通柔性连接开洞填充墙RC框架结构和新型柔性连接开洞填充墙RC框架结构平面外的破坏状态和破坏模式,采用承载力和刚度对柔性连接开洞填充墙RC框架结构平面外的抗震性能进行了分析。试验结果表明,相比于普通柔性连接开洞填充墙RC框架结构,新型柔性连接开洞填充墙RC框架结构的平面外峰值承载力和峰值承载力处割线刚度分别提高了44.14%和9.70%。（2）对3个开洞填充墙RC框架结构进行了平面内外组合加载拟静力试验,对比了刚性连接和两种柔性连接构造。平面内探讨了刚性连接开洞填充墙RC框架结构、普通柔性连接开洞填充墙RC框架结构和新型柔性连接开洞填充墙RC框架结构的破坏形式和滞回特性,分析了其平面内的抗震性能。结果表明:填充墙与框架之间采用柔性连接可有效防止框架梁柱节点处的剪切破坏,使结构在较高层间位移角的情况下保持稳定,显著降低了填充墙的损伤程度。平面外探讨了经历平面内损伤后三种开洞填充墙RC框架结构平面外的抗震性能,发现采用新型柔性连接构造的开洞填充墙RC框架结构,在平面内损伤程度相同时,比普通柔性连接开洞填充墙RC框架结构峰值承载力和峰值承载力处割线刚度分别提高了119.8%和104.2%。通过验算证明了新型柔性连接开洞填充墙RC框架结构具备抵御9度罕遇地震加速度作用下的平面外承载能力。（3）利用ABAQUS有限元分析软件对开洞填充墙RC框架结构进行了分离式建模,并利用本文试验结果从平面内和平面内损伤后平面外的角度验证了有限元模型的精准性和可靠性。（4）利用已验证的有限元模型建立了开洞填充墙RC框架结构有限元模型,研究了平面内层间位移角、开洞率和洞口高宽比对填充墙RC框架结构平面内外相互作用的影响和平面外抗震性能的影响。并通过有限元模拟结果提出一个双参数指数方程,表述了平面外承载力的折减与平面内层间位移和开洞率的关系。
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