考虑填充墙参与工作的钢框架结构pushover分析

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1、第七届全崮现代结构T程学术研讨会考虑填充墙参与工作的钢框架结构pushover分析孙鹏，贾连光汤扬成维根(沈阳建筑大学．辽宁沈阳儿01682)(沈阳铁路勘探醴计院。辽宁沈阳儿0l触2)(中琦京斌工程技术干『限公司北京100176)摘要：填充墙钢框架结构是房屋建筑结构中常见的～种结构体系，在框架的抗震设计中．考I基填充墙对结构的影响是非常必要的。本文利用pushover方、法对钢框架结构进行了分析，大致预测了结构在横向作用力下的行为：了解了塑性铰出现的先后顺序、塑性铰的分布、结构的薄弱环节、结构的破坏模式

2、等，在分析中分别考虑和不考虑填充墙对框架结构的贡献，通过对计算结构进行分析比较的出一些结论，并对填充墙框架结构抗震没计提出了一些建议．关键词：填充墙钢杜椠，pushover分析，抗震性能一、引言填充墙轻钢框架体系作为钢结构住宅抗侧力体系的一种常见形式，用于多层以及小高层住宅。通常填充墙作为框架抗侧力结构中的一种非结构构件，不考虑其受力作用。大量的震害调查表明，填充墙结构的破坏常常造成生命和财产的重大损失。此外填充墙处理不当还可能降低框絮体系的抗震能力，特别是发生短柱剪力破坏。近年来经过大量理论分析和模型

3、实验表明，砖填充墙钢筋混凝土框架远比空框架的抗震性能好。在水平荷载(风荷载、地震荷载)作用下，填充墙与框架是其刷作用的。由于砖填充墙与框架的粱柱之间的相互耦合作用，使得砖填充墙框架结构中的框架受力情况与空框架fj匀受力情况有很大的不同。这就表明砖填充墙框架结构与空框架结构在吲样地震荷拨作用下的工作性能有较大差异，所以不能完全忽略砖填充墙对框架结构刚度、强度和抗震能力的影响。我国现行的《建筑抗震设计规范》(GBJll—89)己明确指出，砖填充墙框架是多层钢筋砼结构房犀的三大主要体系之一，并推荐了相应的实用

4、抗震计算方法。针对上述问题。本文对1榀2层销框架结构采用侧向力分布形式进行静力弹塑性分析，通过对比考虑与不考虑填充墙对整个框架抗侧力的贡献，来分析结构的破坏机制，并从顶点位移、层间位移、构件塑性铰的形成过程等方面综合评估结构抗震性能，对框架结构抗震设计提出建议。二、静力弹塑性分析(pushover)方法‘肛‘8Pushover分析方法足近些年来在国外一些发达国家，如美国、日奉受到蓖视的一种结构抗震能力评价的新方法。目前它的应用主要集中于对现有结构或设计方案进行抗侧向力能力的计算，从而得到其抗震能力的评估

5、。从本质上说是一种与反应谱相结合静力非线性分析方法。根据结构的具体情况，按照～定的水平荷载加载方式，对结构争调递增地施加菜种分布的水平荷载．使结构逐渐进入非线性状态，从而使各构件陆续进入塑性，形成塑性铰，使结构最终形成机构或达刘一定的目标位移。这一过程反映了结构的抗侧力弹塑性性能，并得到结构摹底剪力和顶点位移的关系曲线，也就是pushover曲线．通过上述方式来分析结构的非线性性能，从而判断结构及构件的变形受力是否满足设计要求。目前，静力弹塑性分析(pushover)方法主要有两种：一种是美国联邦紧急救

6、援署(FederalEⅢergencyManageⅢentAgency)1997年发表了文件《建筑物抗震加固指导》及其说明手册(FEMA一273／274)，其中所列举的静力弹塑性分析方法是等位移系数洼。在等位移系数法中．决定位移需求的弹塑性伉移菪是通过一系列修正系数由弹性位移谱得到的，这样的弹塑性位移谱比用高阻尼弹性反应谱更要精确，尤其是在短周J376工吐建筑2007增刊第七届全国现代结构工程学术研讨会期范围和延性较大时。另一种是美国应用技术协会(AppliedTechnologyco讣cil)在199

7、6年发表了文件《混凝土结构的抗展性能评估和加固》也就是ATc一40，该文件的理论核心就是用弹塑性静力分析方法来进行基于性能的抗震设计，而其中所列的弹塑性静力分析方法就是能力谱方法(capacityspectrumMethod)。●本文进行填充墙一钢框架pushover分析的基本步骤：(1)准备工作：就一般的结构有限元分析，建立结构的模型，包括几何尺寸、物理参数以及节点和构件的编号。结构上施加的荷载包括竖向荷载和水平荷载。为了进行弹塑性分析，还应求出各个构件的塑性承载力。对于梁，应求出其两端上下两个方向的

8、塑性弯距和两端的极限抗剪承载力：对于柱，应求出其M—N曲线的三个控制点(轴压、平衡、纯弯)。(2)求出结构在竖向荷载作用下的内力。按照规范的规定取用竖向荷载标准值的分项系数，并求出结构的基本自振周期。(3)施加一定量的水平荷载。水平荷载的加载模式指侧向力沿结构高度的分布，采用的模式可以是均匀分布、倒三角形分布和抛物线分布。水平力的确定原则是：水平力产生的内力与第(2)步竖向荷载产生的内力叠加后，恰好能使一个或一批构件进入屈服。t·(4)对在