柔性连接新型砌体填充墙框架结构抗震性能研究

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1、柔性连接新型砌体填充墙框架结构抗震性能研究Studyonseismicbehaviorofflexibleconnectionframestructureinfilledwithnewmasonry一级学科：土木工程学科专业：结构工程作者姓名：周晓洁指导教师：李忠献教授天津大学建筑工程学院二○一四年十月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材

2、料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据摘要考虑到填充墙和主体框架间存在复杂的相互作用，砌

3、体填充墙框架结构可视具体情况采用两种设计计算方法：第一种方法视填充墙为结构构件，设计计算时计入填充墙对结构刚度和承载力的影响，此时填充墙应与周边框架可靠连接，形成组合墙；第二种方法视填充墙为非结构构件，设计计算时只计入填充墙重量，简化考虑或不考虑其对结构刚度及承载力的影响，此时填充墙应与框架梁柱之间预留足够的间隙，隔离两者的相互作用，即采用墙—框柔性连接施工方案。本文针对新型填充墙体材料“粉煤灰自保温空心砌块”，系统开展墙—框柔性连接砌体填充墙框架结构的抗震性能研究，具体研究工作及创新点如下：（1）进行了粉煤灰空心砌块砌体抗压及抗

4、剪强度试验，根据试验结果，得到空心砌块砌体抗压及抗剪强度计算公式、泊松比、弹性模量和剪切模量等力学指标，提出了砌体受压应力-应变关系及剪应力-剪应变关系，以及剪压复合作用下空心砌块砌体抗剪强度计算公式。（2）进行了空心砌块墙体低周往复荷载试验，结果表明，当墙体设置芯柱后，其水平承载力、刚度、延性和耗能能力都有明显改善。（3）通过7榀1:2钢筋混凝土空心砌块填充墙框架结构低周往复荷载试验，系统研究了墙—框柔性连接和刚性连接、填充墙两端设置芯柱和不设置芯柱、全墙填充和半墙填充框架结构的破坏机理和抗震性能，进行了结构滞回特性、承载力、位

5、移延性、刚度退化、强度衰减、耗能能力及变形性能指标分析。结果表明：柔性连接方案对结构承载力的提高低于刚性连接方案，但其他性能指标均优于刚性连接方案，说明柔性连接方案减小了墙—框相互作用，有效改善了填充墙框架结构的抗震性能。同时，柔性连接方案减小或消除了填充墙对框架柱的附加剪力影响，改善了框架柱的受力性能，减轻了填充墙破损程度。另外，填充墙端芯柱的设置有效提高了结构承载力、刚度和整体稳定性。（4）采用均质化建模方式进行了空心砌块墙体单调水平加载下的非线性有限元分析，验证了本文提出的粉煤灰空心砌块砌体泊松比取值、抗压强度、弹性模量计算

6、公式，以及受压本构关系的可靠性。（5）分别采用两种建模思路进行了空心砌块砌体填充墙框架的数值模拟分析：一种方法是用均质化模型模拟填充墙，进行水平往复荷载作用下的静力弹塑性分析；另一种方法是用等效弹簧单元模拟填充墙，进行单调水平荷载作用下的静力弹塑性分析。两种方法的计算结果与试验结果吻合较好。关键词：粉煤灰空心砌块；砌体填充墙框架结构；低周往复荷载试验；刚性连接；柔性连接；抗震性能；有限元分析万方数据ABSTRACTConsideringthecomplexinteractionsbetweenthemainframeandinfi

7、llwalls,themasonry-infilledframestructurecanusetwodesigncalculationmethodsasfollowsdependingontheparticularcase:forthefirstmethodinwhichtheinfillwallsaretakenasstructuralmembers,thedesigncalculationsconsidertheeffectofinfillwallsonthestructuralstiffnessandbearingcapac

8、ity,thentheinfillwallsshouldbereliableconnectedwithperipheralframes,formingcompositewalls;forthesecondmethodinwhichtheinfill