窗下墙对框架柱抗震性能的影响

论文摘要

框架结构是房屋建筑结构中常见的一种结构体系,填充墙和框架作为一个整体共同承受竖向和水平作用的思想也普遍被接受。但是现有建筑结构设计时,一般并不考虑填充墙与框架的协同工作,虽然填充墙的加入对框架结构的抗震性能有很大的影响。现实中为了某些需要,不可避免的会在填充墙上开洞,比如砌体只填充到框架局部高度的窗下墙等。框架中的填充砌体约束了框架柱底部的自由变形,‘不仅改变了框架柱的受力性能,而且因填充墙的约束作用降低了框架柱的计算高度。填充墙的约束作用降低了柱的有效计算高度,增加了该部分柱的侧移刚度。地震作用按抗侧力构件刚度的比例分配,这部分增加了刚度的柱必将分配较大的地震作用甚至超出其承载能力。另外,柱有效计算高度的降低,可能会形成短柱,发生剪切破坏。本文从汶川地震震害发现的窗下墙对框架柱破坏的实际情况出发,探讨了窗下墙对框架柱的约束影响。通过对以前有关填充墙建模的比较分析,采用墙-框并联模型,并用ansys进行了有限元分析。本文建立七个模型,考虑有无窗下墙、窗下墙的位置以及数量,考虑楼层的跨度、跨数等不同,对比分析了对框架柱的影响,比较全面地反映了窗下墙对框架柱抗震性能的影响。对结构模型进行了振型反应谱分析,对比相应模型的变形图、弯矩图、剪力图,从而得出窗下墙的存在对框架柱抗震性能的影响程度。还进行了线性时程分析,对比了框架柱的时程位移图。从以上变形、弯矩、剪力图可以看出,有窗下墙部分的变形明显受到约束,柱的剪切变形增加,弯曲变形减少。因此对于框架结构的设计应当考虑窗下墙的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 框架填充墙的发展概述
• 1.3 国内外的研究现状
• 1.3.1 实验研究现状
• 1.3.2 计算模型的研究
• 1.4 本研究的意义与主要内容
• 1.4.1 本研究的意义
• 1.4.2 本文研究的主要内容
• 第2章 窗下墙对框架柱的影响
• 2.1 框架填充墙
• 2.2 填充墙对框架的影响
• 2.3 开洞填充墙对框架柱的影响
• 2.4 汶川地震中窗下墙对框架柱的破坏
• 第3章 结构的有限元分析
• 3.1 有限元软件分析框架填充墙的几种方法
• 3.2 利用ansys建立模型
• 3.3 模型的选取
• 3.4 分析工况
• 3.5 结果分析
• 3.5.1 结构的周期与固有频率
• 3.5.2 结构的变形图
• 3.5.3 结构的剪力图
• 3.5.4 结构的弯矩图
• 3.5.5 节点的时程位移
• 3.5.6 小结
• 结论及展望
• 致谢
• 参考文献