浅析竖向不规则布置填充墙框架结构的整体地震损伤评估.pdf

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1、浅析竖向不规则布置填充墙框架结构的整体地震损伤评估张丽，王泽云，陈俊霖(西华大学建筑与土木工程学院，四川成都610039)摘要：本文采用与延性有关的能力谱法，研究了相同数量填充墙沿竖向的不同布置而引起框架结构的抗震性能变化。结果表明：相同数量的填充墙在竖向布置位置的不同会影响框架结构的地震动作用的整体损伤值。与均匀布置比较。填充墙非均匀布置结构的整体损伤值更大；填充墙布置于项层的结构，在地震作用下破坏较严重。关键词：能力谱法：静力弹塑性分析；填充墙；整体损伤值中图分类号：TU398+．2文献标识码：B文章编号：1672—401l(20

2、10)06—0032—020前言填充墙框架结构是我国目前应用较为广泛的结构，填充墙不仅可以用来分隔房屋空间，使结构空间布置灵活；而且填充墙对框架结构的承载力、刚度及变形性能都有很大的影响。文⋯分析了砌体填充墙的布置对框架结构的抗震性能的影响。工程设计过程中，填充墙布置的数量和位置需考虑其使用要求，常会出现这种情况，由于填充墙布置不合理，导致结构竖向刚度的突变，使结构中出现了薄弱层。因此定量地考虑填充墙的竖向不规则布置对框架结构的抗震性能的影响是有必要的。1损伤评估结构抗震性能的优劣，主要依赖其能量吸收能力和弹塑性变形能力，而这些能力的

3、实现则是以结构的损伤为代价的。也就是说，具有一定的吸能和弹塑性变形能力的某种结构，必然使该结构处于某个相应的损伤状态。研究者为了反映结构损伤程度，引入某种指标作为参照，文献[2]提出的描述结构地震破坏程度的震害指标如表1所示。表I钢筋混凝土结构三水准抗震设计的地震损伤性能目标地震设防水准破坏程度一般结构小震蕈本完好0～O．10轻微破坏0．10一030中震巾等破坏O．30～O．65严重破坏O．65一O．85大震倒塌O．85—1．oo2损伤模型随着国内外学者对损伤问题不断地深入研究，使得损伤分析在结构性能评估、受损结构加固中等方面的运用越

4、来越广泛。所以，提出一个被工程设计人员容易接受的结构损伤模型显得尤为重要。基金项目：西华大学研究生创新基金项目(YCJJ200944)；西华大学重，点实验室资助项目(XZD0820—09一1)本文填充墙采用Saneinejad提出的等效对角斜压杆模型【3J，基于IDARC2DVersion6．1(InleastieDamageAnalysisofReinforcedConcrete)程序对结构进行推覆分析，采用与延性有关的能力谱法计算结构的整体地震损伤值，以它作为性能指标评估结构的损伤。PushoverAnalysisMethod是一

5、种结构弹塑性地震反应的简化计算方法，本文与以往的静力计算方法的主要区别在于它将延性需求谱引入了计算过程，延性需求谱是非线性需求谱的一种。李宏男等H’的方法关键在于将多线性力一变形曲线转换成pushover曲线，当以基底剪力作为外力，以结构主节点位移作为变形：则该曲线则可以转化成pushover曲线，如图1所示。再根据文"1所提供的公式计算结构损伤指数D，表达式为：见=[‰H。一J}o“l一

6、

7、}I(1屯一u1)一⋯一l

8、}。一l(u。一H。．1)]／岛“。n-l=l一∑ks(ul+I—uz)／kOu。(1)式中，置为图l中第_，点和第

9、_，+l点之间连线的斜率，即屯=(Pi+l—P；)／(1‘M一地)；毗为各变形阶段结构的位移；只为图l曲线中的纵坐标，则式(1)简化为：D=l一只／ku。(2)靛钕世醐Oulu2u3Il‘u5图1基底剪力一顶点位移曲线顶点位移根据式(2)计算结构的整体损伤值时，关键是确定位移n。(即结构在地震动作用下能达到的最大的位移)。求解位移“。，首先得确定延性需求和屈服位移。下面以填充墙框架结构为例，给出应用延性需求谱求解结构整体损伤值的具体过程。3算例某三跨跨四层现浇钢筋混凝土平面框架结构，抗震设防烈度为7度(O．15g)，设计地震分组为第一

10、组，Ⅱ类场地土。框架柱截面为400X400(mm)，框架梁截面尺寸为250×500(mm)。梁柱板混凝土标号采用C30，梁和柱的纵向钢筋采用HRB400，箍筋采用HRB235。填充墙采用厚度为240mm的普通多孔砖砌体，其材料计算参数如下：砖强度等级：M20；砂浆强度等级：M10；弹性模量：4488MPa：抗压强度设计值：2．64MPa。框架结构填充墙竖向布置模型见图2。占o色8‘l。l。l*口巴goIIIIIiIlll巳8耸7．6000：100(：6000：量当誊虫量当萤寸：6000a00(i6000：一占8’3量色量景’：6000

11、礓oo(．60007．模型3量巴量、3量口景寸：．6000：100(．6000=模型4模型5模型6图2各模型填充墙布置图3．1计算步骤假定结构的地震反应以第一振型为主，对图2中六种填充墙布置模型分别进行以下步骤：(1)用