柔性连接砌体填充墙RC框架结构抗震性能数值模拟

作     者：陈东方 

作者单位：中国地震局工程力学研究所 

学位级别：硕士

导师姓名：熊立红

授予年度：2020年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：玄武岩纤维格栅（BFG） 蒸压加气混凝土砌块 填充墙框架结构 柔性连接 数值模拟 非线性弹簧单元 动力性能 

摘      要：填充墙框架结构由于其造价低、布置灵活等特点被广泛应用于房屋建筑中。大量震害表明,由于传统填充墙与框架之间一般采用刚性连接,且在结构设计中不考虑填充墙对框架结构整体刚度的影响,导致结构在强震作用下发生严重破坏。为缓解上述问题,我国《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）给出墙框之间采用脱开或柔性连接的建议,但并没有给出具体做法。为研究柔性连接填充墙框架结构的抗震性能,陈国武（2017）、罗明康（2018）对柔性连接配玄武岩纤维格栅（BFG）的蒸压加气混凝土砌块填充墙框架结构进行了抗震性能试验。本文在试验的基础上,基于ABAQUS有限元软件,对这种柔性连接填充墙框架结构的动力性能进行了研究,主要工作如下:（1）基于ABAQUS有限元软件,建立柔性连接配格栅的填充墙框架结构有限元模型。根据试验分析了配格栅砌体的本构关系,给出砌体的拉压本构方程;采用简化分离的方法建立填充墙有限元模型,采用ABAQUS中基于面的黏性行为模拟砌块与砂浆的界面;运用ABAQUS中的非线性弹簧单元模拟试验中的柔性连接件,结合连接件的受力形式和材料属性给出弹簧模型的刚度。（2）分析有限元模型并验证模型的合理性。对建立的有限元模型进行平面内、平面外力学性能分析,将模型的失效模式、应力、变形、损伤、刚度和承载力等分析结果与试验结果进行比较,验证了模型的合理性。（3）比较不同有限元模型的分析结果,确定合理的弹簧刚度。比较鸭舌板、L形板和夹板等墙框柔性连接填充墙框架结构有限元模型的破坏模式、刚度和承载力,确定模拟结果最合理的弹簧刚度,将确定的弹簧运用到后续柔性连接填充墙框架结构的动力性能研究中。（4）对不同填充墙框架结构有限元模型进行时程分析,并分析其抗震性能。建立纯框架、墙框刚性连接、墙框柔性连接、填充墙均匀布置和底部薄弱层等形式的填充墙框架结构有限元模型,对不同形式的有限元模型输入加速度幅值分别为0.2g和0.4g的地震波,比较模型有限元分析的基底反力、楼层加速度放大系数、楼层位移、层间位移角、结构应力和损伤等结果,进而研究柔性连接填充墙框架结构的动力性能。