考虑了由填充墙引起柱内剪切破坏的旧钢筋混凝土框架结构的抗震性能.docx

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1、 毕业设计（论文）（外文翻译） 题 目 西安美华职业培训学院 综合教学楼设计 专 业 土木工程 班 级 土木135 学 生 指导教师 2017 年 2017届土木工程专业毕业设计（论文）考虑了由填充墙引起柱内剪切破坏的旧钢筋混凝土框架结构的抗震性能作者姓名：阿斯拉姆法奇穆罕默德 罗萨里奥吉利奥蒂作者单位：罗马，意大利罗马大学结构与岩土工程系意大利佩斯卡拉基耶蒂佩斯卡拉大学工程与地质系摘要：较旧的带填充墙的钢筋混凝土框架结构与按抗震规范设计的结构相比具有一些不足，准确的性能评估中，应该考虑结构构件固有的的性能以及结构和非结构部件之间的相互作用。为了研究在建筑结构模型中纳入填充墙（通常被认为是非结

2、构构件）的贡献及其与非延性柱的相互作用的重要性，在一系列灾害水平上，通过非线性静力和增量动力学分析的平面框架模型，进行综合性能的地震评估：（1）采用纤维模型截面的轴向力-弯矩相互作用，（2）填充墙的开裂和破碎（3）角隅诱导填充墙引起柱的剪切破坏。在三种不同的普通结构体系进行分析：（A）纯框架，（B）均匀填充的框架，（C）部分填充的框架（底层架空框架）。结果表明，在模拟填充墙框架的相互作用，非弹性剪切定律、开口位置、填充墙类型和填充墙本构模型选择的影响时，正确考虑柱的剪切破坏的重要性。关键词： 抗震性能评价，剪切失效， 旧的非延性建筑，增量动力分析，推覆分析1.引言在抗震建筑规范实施之前，大多数

3、结构被设计为仅抵抗重力荷载。结果是，今天的大部分建筑物具有构造不足的结构构件，并且处在中、高地震活动地区，代表了高风险。存在几个复杂的机械方面，老式填充墙钢筋混凝土框架存在一些固有的复杂力学问题，例如框架和填充墙板之间的相互作用1,2，存在未增强的节点3，可能的粘结滑移或节点附近的老化锚固 -滑移 46，框架构件中的轴向- 弯曲相互作用和弯曲剪切相互作用7,8。这些力学问题显著影响建筑物的局部响应，如果在准确的方式中不予考虑，则整体抗震性能评估的准确性大打折扣。老式填充钢筋混凝土框架结构性能不佳的常见原因是存在软弱层和特殊柱9。然而，几次大地震也表明，在具有抗剪能力不足的柱，而填充墙分布均匀框

4、架中，也可能发生严重的破坏和倒塌10。对具有上述不足的结构进行倒塌评估，可以使用非线性分析的简单但可靠的1模拟方法。最常见的用于填充框架的模拟技术可以分为两个主要类别：（1）局部或微型模型，以及（2）简化或宏观模型。依赖于将填充墙离散化为二维精细单元的，微模型可以准确地捕获局部性能，破坏模式，极限载荷和破坏机构。然而，固有的计算量11,12使得它们对于从业结构工程师来说是不切实际的，反之，而通常依赖于所谓的双对角线杆件模型的宏观模型更经常被选择为精度和易用性的平衡。只要使用适当的几何结构和本构关系，这些简化的模型13-15在描述填充墙破坏特点和填充墙与框架相互作用特点时，保留了合理的精度。经过

5、几年的研究，现在可以在几种结构工程软件中获得填充墙模型，这些软件可以获得不同的失效机理，如墙板的对角开裂，角落压碎和水平滑动16,17，并且可扩展到平面外机构18,19。用于精确模拟墙板与周围框架相互作用的关键建模方面是：填充墙类型，开口位置和开口百分比20，填充墙的本构模型选择21,22,15，最重要的是，与未加固砖石结构相互作用的混凝土柱的剪切破坏。 评估这些机制和参数的重要性是创建可靠的结构模型的关键问题，此模型用于非延性钢筋混凝土框架的性能评估。几项工作显示了在钢筋混凝土构件中，尤其是构造不足的柱中，为什么要根据剪切强度、退化、周期性剪切规则模拟非弹性剪切机构，以及如何模拟 23 -

6、30,8。 Elwood 31提出了剪切强度模型和剪切破坏的唯象宏观模型，最近由Baradaran Shoraka等人提出32。另一方面，对钢筋混凝土框架结构中由填充墙引起的柱剪切破坏的研究很有限33-35。其中，DAyala等人33提出了一种基于详细微观模型的方法，其应用表明与试验结果具有良好的相关性，并且获得了柱的实际剪切破坏机构。然而，这种方法应用于整个结构时，其计算工作量仍然是不切实际的。Celarec和Dolsek 34在Dolek36的工具箱中提出的填充墙宏建模技术，是基于一种迭代式推覆分析方案，旨在捕获柱的剪切失效。这种方法有效地再现了整体水平响应，但它忽略了能导致结构的连续倒塌

7、的冗余和力重新分配。 Burton和Deierlein 35研究了考虑填充墙框架相互作用、填充墙引起柱的剪切破坏、基础弹性对整体框架响应影响的坍塌模拟。这项工作假定传递到柱的横向推力不大于总支柱力的25。这项工作的结果是指在20世纪20年代在加利福尼亚建3造的一类典型结构固体无增强砖结构墙体，而在其他地区，墙板由更软的空心粘土砖制成。Elwood和Baradaran Shoraka 等人的剪切强度模型和剪切性能宏模型31 32，最近被应用于结构体系的倒塌评估，这些体系是带有集中塑性杆件的填充墙框架相互作作用、，可用等效杆件模拟的、强度大的砖填充墙37。本文研究的目的是对柱的剪切破坏对建筑性能的

8、影响进行综合评估，考虑不同类型的构件/机构，以及常见的结构布局。将不同的非线性模型综合进一个先进的计算有限元模型，考虑：（1）偏压柱的响应和相互作用，通过基于纤维的截面模拟建模；（2）空心粘土砖墙和框架的相互作用，通过轴心和偏心的双对角杆件模拟；（3）剪切响应，包括构造不足柱的剪切破坏和峰值后的退化，用弹性和非弹性循环剪切规则模拟。这里分析的平面框架结构的结果可以容易地扩展到其他高度的结构。为了本研究的目的，砌体填充墙的精度和使用简单性之间的折衷是Marini和Spacone使用的模型8，其中在截面水平上，剪切变形与弯曲和轴向效应不耦合，而在构件水平上是耦合的，且剪切力和弯曲力矩之间的平衡是满

9、足的。模型相对简单性使其非常适合于整体倒塌评估，尤其是在基于纤维截面的框架构建的节点上。在整体结构评估层面，基于N2方法需求决策的静态推覆方法是一种广泛使用的建筑物地震性能评估的非线性分析方法。 N2方法在捕获填充框架由于总体强度衰减而产生的非弹性需求方面的固有局限性可以使用改进的N2方法来克服，Dolek和Fajfar 40通过更强的非线性时程分析和增量动态分析（IDA）方法程41来完成。对三种结构进行评估，即春框架模型（BF），均匀填充框架模型（UIF）和部分填充框架（PIF）模型。这些是常见建筑结构的最典型布局的代表，其中内框架通常是不填充的，而外框架是全部或部分填充。纯框架模型是从业工程师在设计假定中最常采用，在不同结构上的结果比较可以深入了解实际填充墙和剪切破坏的影响。对关于开口位置、填充墙类型和等效杆件本构模型选择的固有不确定性等参数灵敏度，进行了研究。评估了不同结构在16个灾害水平下的性能，并规范规定的参考极限状态。所有结构的结果以IDA曲线，需求统计和破坏曲线表示，并与能力曲线和基于推覆分析的需求估计进行比较。5