底部框架砌體結(jié)構(gòu)抗震性能評估方法研究.pdf

1、底部框架-抗震墻砌體結(jié)構(gòu)（以下簡稱底框砌體結(jié)構(gòu)）在我國發(fā)展較快的城鎮(zhèn)中心被廣泛應(yīng)用，該結(jié)構(gòu)的底層為框架層，可以滿足大開間的商業(yè)用途，而上部砌體層則可以作為住宅和辦公樓使用，降低了造價。在歷次地震中，底框砌體結(jié)構(gòu)的破壞形式不盡相同，這是因為該結(jié)構(gòu)是由兩種材料、兩種結(jié)構(gòu)形式組合而成的，混凝土材料和砌體材料在地震作用下的抗震能力不同，且砌體層的剛度又較底部框架層大得多，這就導(dǎo)致底框砌體結(jié)構(gòu)在地震作用下容易產(chǎn)生薄弱層。所以研究底框砌體結(jié)構(gòu)在地震

2、作用下有效的反應(yīng)分析模型及抗震性能評定方法是十分必要的，為更好的了解其抗震能力、減輕其在地震作用中的破壞奠定了基礎(chǔ)。
　　為此，本文開展了有關(guān)于底框砌體結(jié)構(gòu)的有限元模型、地震易損性分析、抗震能力評定方面的研究，主要工作如下:
　　(1)對不同時期建造的底框砌體結(jié)構(gòu)的震害進(jìn)行了總結(jié)，提出了相應(yīng)的破壞模式，即當(dāng)?shù)讓硬贾幂^少或沒有鋼筋混凝土抗震墻時，框架層與砌體層的剛度相差較大，從而導(dǎo)致底層成為地震作用下的薄弱層，破壞較為嚴(yán)重;而

3、當(dāng)?shù)讓硬贾幂^多的鋼筋混凝土抗震墻時，底層的剛度增加，使得結(jié)構(gòu)的薄弱層轉(zhuǎn)移，過渡層的砌體就會發(fā)生嚴(yán)重破壞。同時，回顧了底框砌體結(jié)構(gòu)的抗震研究現(xiàn)狀，包括試驗方法和理論方法，并且對比了我國各版規(guī)范對于底框砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計要求的差別，提出了目前底框砌體結(jié)構(gòu)存在的問題，由此給出本文所要研究的內(nèi)容。
　　(2)為了深入了解底框砌體結(jié)構(gòu)在地震作用下的特性，本文主要采用數(shù)值模擬的方法開展研究，需要建立有效的非線性地震分析反應(yīng)模型和方法，在總結(jié)現(xiàn)有分析

4、建模方法的基礎(chǔ)上，采用有限元軟件ABAQUS中的實體單元對底框砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了精細(xì)化有限元建模方法研究。通過對兩個實例的動力時程分析，得到底框砌體結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間位移角，以此分析其整體反應(yīng)及評價其抗震性能，通過ABAQUS中的受拉損傷指標(biāo)和等效塑性應(yīng)變分析底框砌體結(jié)構(gòu)的破壞模式與裂縫開展形式，并將其與實際震害進(jìn)行對比，驗證了該模型的有效性與可行性。該精細(xì)化建模方法為詳細(xì)研究底框砌體結(jié)構(gòu)的破壞模式與破壞機(jī)理提供了分析手段。
　　

5、(3)將底框砌體結(jié)構(gòu)簡化成一維層剪切分析模型，底部框架或框架抗震墻選用Takeda滯回模型，上部砌體選用可考慮構(gòu)造柱影響的滯回模型，給出了該結(jié)構(gòu)的簡化非線性地震反應(yīng)分析模型和方法，通過Fortran編制了相應(yīng)的計算分析程序，實現(xiàn)了底框砌體結(jié)構(gòu)的非線性地震分析。通過兩個實例的計算，將其與精細(xì)化建模的結(jié)果進(jìn)行對比，誤差皆在允許范圍內(nèi)，以此驗證了該方法的有效性以及適用性，為后續(xù)進(jìn)行區(qū)域性的大規(guī)模震害模擬以及底框砌體結(jié)構(gòu)地震易損性分析奠定了基礎(chǔ)

6、。
　　(4)采用增量動力分析方法進(jìn)行該類結(jié)構(gòu)地震易損性分析。根據(jù)PGA/PGV、震級以及震中距選取18條天然地震動，并選取PGA和最大層間位移角作為地震動強(qiáng)度指標(biāo)和結(jié)構(gòu)損傷指標(biāo)。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范[11]分別設(shè)計了按6度、7度、8度設(shè)防的3棟底框砌體房屋，采用本文前面給出的簡化非線性地震反應(yīng)分析方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)地震非線性時程分析，通過基于增量動力分析的地震易損性分析方法，得到該3棟設(shè)防結(jié)構(gòu)的易損性曲線和易損性矩陣，并評價了底框砌體結(jié)構(gòu)的抗

7、震性能。
　　(5)提出了一種新的評估方法來判別底框砌體結(jié)構(gòu)在不同設(shè)防水準(zhǔn)下的抗震能力，分別對鋼筋混凝土框架和砌體部分采用綜合抗震指數(shù)法進(jìn)行其三水準(zhǔn)抗震能力鑒別，并根據(jù)實際震害情況對基準(zhǔn)面積率進(jìn)行了系數(shù)調(diào)整。對汶川地震中的4棟實際建筑物進(jìn)行了三水準(zhǔn)抗震能力鑒別，并與實際震害進(jìn)行對比，驗證了該調(diào)整系數(shù)的正確性以及該方法的有效性。同時預(yù)測了該4棟房屋在不同抗震設(shè)防烈度下是否滿足“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)，為評估和預(yù)