带填充墙框架的精细化有限元模拟与分析

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1、第３３卷第５期南京工业大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．５２０１１年９月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＡＮＪＩＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｓｅｐ．２０１１ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－７６２７．２０１１．０５．０１６带填充墙框架的精细化有限元模拟与分析史少鹏，刘伟庆，王曙光，杜东升（南京工业大学土木工程学院，江苏南京２１０００９）摘要：研究钢筋混凝土框架结构内部填充墙对框架的抗侧刚度、承载力及变形能力的影响。采用混凝土塑性损伤

2、模型及黏性接触面单元模拟填充墙砌块及砂浆，对框架填充墙砌体进行了精细化建模，并模拟框架的面内水平位移加载，得到填充墙砌体在不同加载阶段的裂缝开展形态及外框架结构的损伤情况。将数值模拟结果与试验值进行了对比，为带填充墙框架的有限元精细化模拟及分析提出了一种可行的方法。关键词：填充墙；框架结构；有限元模拟中图分类号：ＴＵ３７５４文献标志码：Ａ文章编号：１６７１－７６２７（２０１１）０５－００７９－０５Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｆｒ

3、ａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｉｎｆｉｌｌｅｄｗａｌｌｓＳＨＩＳｈａｏｐｅｎｇ，ＬＩＵＷｅｉｑｉｎｇ，ＷＡＮＧＳｈｕｇｕａｎｇ，ＤＵＤｏｎｇｓｈｅｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｉｎｆｉｌｌｅｄｗａｌｌｓｏｎｌａｔｅｒａｌｓｔｉｆｆｎｅｓｓ，ｌｏａｄｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｒｅｉｎｆｏｒ

4、ｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｆｒａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｓｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｆｒａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｉｎｆｉｌｌｅｄｗａｌｌｓｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｍａｓｏｎｒｙｗｉｔｈｃｏｎｃｒｅｔｅｄａｍａｇｅｄｐｌａｓｔｉｃｉｔｙｅｌｅｍｅｎｔｓａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｍｏｒｔａｒｊｏｉｎｔｓｗｉｔｈｃｏｈｅｓｉｖｅｚｏｎｅｅｌｅｍｅｎｔｓ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒ

5、ｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ．Ａｍｅｔｈｏｄｆｏｒｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｆｒａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｉｎｆｉｌｌｅｄｗａｌｌｓｗａｓｐｒｏｖｉｄｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｆｉｌｌｅｄｗａｌｌｓ；ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｆｒａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｉｎｇ钢筋混凝土框架结构是我国应用较为广泛的一行为而将其进行简化处理的。然而填充墙砌体的失种结构形式，该结构常采用

6、砖块、砌块、砌体或其他材效行为十分复杂，目前的简化模型还难以完全模拟墙料作为填充墙材料。通过对近几年国内外框架结构体所有可能的失效机制。随着有限元技术的成熟和震害研究发现，填充墙体破坏前后框架结构的力学性计算工具的发展，使得通过有限元程序精细化模拟并能会发生一定改变，对框架结构的抗震性能的影响不分析框架填充墙复杂的失效行为成为可能。本文采用［１－５］容忽视。针对填充墙的破坏行为，国内外学者进ＡＢＡＱＵＳ软件将砌块和砂浆分不同单元考虑分别建立［６－７］行了大量研究，其中Ｍｅｈｒａｂｉ等对带填充墙框架模型，采

7、用黏性接触单元模型模拟砂浆作用，对更加精进行了详尽的试验设计及研究，并讨论和总结填充墙确地分析墙体的受力性能进行了探索。［８］框架常见的几种面内失效模式。１有限元模型填充墙砌体的有限元分析一直是个难点，对填充墙砌体的模拟及分析大多是基于填充墙的整体力学本文的分析模型参考了文献［７］中提供的１∶２收稿日期：２０１１－０５－１９基金项目：“十一五”国家科技支撑计划资助项目（２００９ＢＡＪ２８Ｂ００）；国家自然科学基金资助项目（９０８１５０１７，５０９０８１１５）作者简介：史少鹏（１９８５—），男，河北保定人，

8、硕士，主要研究方向为结构抗震与减震控制；刘伟庆（联系人），教授，Ｅｍａｉｌ：ｗｑｌｉｕ＠ｎｊｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ．８０南京工业大学学报（自然科学版）第３３卷单榀单层填充墙框架的试验设计参数及其试验结刚度恢复系数ｗｔ、ｗｃ用以模拟材料反加载时材果，梁截面为１５２ｍｍ×２２９ｍｍ，柱截面为２０３ｍｍ×料开裂面张开闭合的刚度变化现象，取值为０～１，２０３ｍｍ，柱距２３３７ｍｍ，层高１６５０ｍｍ。框架内部纵其取值越大，刚度恢复越多。在