强震作用下填充墙RC框架结构有限元数值模拟及协同工作机制研究

我国许多高烈度地区存在大量的填充墙RC框架结构，结构的抗震性能很大程度上依赖于填充墙和框架之间的协同工作机制，填充墙极大的改变了结构的抗震性能，但目前对这种协同工作机制缺乏科学的认识。规范仍将填充墙作为非结构构件对待，忽略填充墙与框架之间的相互作用，这给填充墙RC框架的地震安全性带来了很大隐患，结构在汶川地震中出现了严重的震害。本项目通过理论分析、数值模拟和试验研究，建立填充墙RC框架结构从弹性、裂缝开展以至失效的数值模拟有限元模型，深入研究几何参数、材料性质、开洞尺寸和位置等因素对填充墙框架平面内失效机制的影响，给出强震作用下填充墙框架结构刚度、周期、承载能力、耗能能力的变化规律，研究填充墙对结构整体抗震性能的影响，揭示填充墙RC框架的协同工作机制及汶川地震中填充墙RC框架的典型震害，对规范提出设计建议，该项目对于保障结构的地震安全、减轻地震灾害和损失具有重要的理论意义及实际实用价值。

我国许多高烈度地区存在大量的填充墙RC 框架结构，结构的抗震性能很大程度上依赖于填充墙和框架之间的协同工作机制，填充墙极大的改变了结构的抗震性能，但目前对这种协同工作机制缺乏科学的认识。规范仍将填充墙作为非结构构件对待，忽略填充墙与框架之间的相互作用，这给填充墙RC框架的地震安全性带来了很大隐患，结构在汶川地震中出现了严重的震害。本项目通过理论分析和精细化数值模拟研究，建立了填充墙RC 框架结构从弹性、裂缝开展以至失效的数值模拟有限元模型，并利用试验模型验证该有限元模型的适用性和合理性，深入研究了柱子上部荷载、填充墙高宽比、填充墙高厚比开洞尺寸和位置等因素对填充墙框架平面内失效机制的影响；进行了四个足尺砌体填充墙RC框架结构的拟静力试验，研究了不同填充墙形式对RC框架抗震性能的影响，揭示了不同填充墙框架结构的时效机制；建立了一种改进的三撑杆简化模型，通过大量研究给出了强震作用下填充墙框架结构刚度、周期、承载能力、耗能能力的变化规律，研究了填充墙对结构整体抗震性能的影响，调研了汶川地震中填充墙框架结构的震害形式，揭示了填充墙RC 框架的协同工作机制及汶川地震中填充墙RC 框架的典型震害，对规范提出了设计建议；另外，建立了单层单跨带填充墙RC框架的平面外精细化有限元模型，利用该模型分析了一个试验模型，通过对比墙体的极限承载力和破坏模式，验证了模型的合理性，分析了不同边界条件、墙体高厚比、高宽比和砌体抗压强度等对填充墙框架结构平面外抗震性能的影响。该项目对于保障结构的地震安全、减轻地震灾害和损失具有重要的理论意义及实际实用价值。本项目按照预期目标圆满完成了填充墙框架结构的震害调研、足尺拟静力试验研究、精细化数值模拟研究以及简化模型的研究等。