碩士生開題報告 考慮填充墻影響的框架結(jié)構(gòu)破壞機理及數(shù)值模擬研究

1、碩士研究生學位論文開題報告學號：號：282081402022研究生姓名：研究生姓名：史少鵬導師：師：劉偉慶教授專業(yè)名稱：專業(yè)名稱：結(jié)構(gòu)抗震與減震控制研究方向：研究方向：結(jié)構(gòu)抗震與減震控制論文題目：論文題目：考慮填充墻影響的框架結(jié)構(gòu)破壞機理及數(shù)值模擬研究學院：院：土木工程學院入學時間：入學時間：2008年9月10日開題時間：開題時間：2010年7月30日2010年7月25日3大大增加，在地震作用下極易發(fā)生脆性的剪切破壞。很多大地震均發(fā)生過

2、因為短柱形成而使房屋整個樓層垮塌的現(xiàn)象。(4)填充墻對結(jié)構(gòu)變形能力的影響：一些試驗研究資料指出，由于填充墻框架結(jié)構(gòu)中填充墻與框架之間的相互作用，填充墻框架結(jié)構(gòu)具有較好的變形能力。結(jié)構(gòu)從開始加載直到破壞的整個受力和變形過程比較平緩，與填充墻的脆性不同，結(jié)構(gòu)具有較好的延性。研究表明[9]，填充墻對框架結(jié)構(gòu)的變形性能也有明顯的改善。汶川地震告訴我們，填充墻對結(jié)構(gòu)整體抗震能力的影響是有利有弊的。有利的是，填充墻能夠增加結(jié)構(gòu)的整體承載能力，增加結(jié)

3、構(gòu)的抗側(cè)剛度，提高結(jié)構(gòu)整體的變形能力；此外，與結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有較好的變形能力不同，填充墻多為脆性材料，一般要先于結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)生破壞，從而吸收地震能量，可作為結(jié)構(gòu)破壞的第一道防線。不利的是，填充墻剛度效應在地震作用下容易造成薄弱層破壞、扭轉(zhuǎn)破壞，使結(jié)構(gòu)嚴重受損甚至倒塌，以及填充墻的約束效應導致的短柱破壞，對結(jié)構(gòu)均產(chǎn)生不利的影響。1.3課題研究價值目前的抗震設計中，計算模型并不包括諸如填充墻這樣的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。填充墻對結(jié)構(gòu)抗震性能的影響通過3個方面

4、體現(xiàn)[10]:①考慮墻體重力作用，即墻體重量作為豎向荷載對墻下梁柱的影響[11]；②考慮墻體質(zhì)量對結(jié)構(gòu)動力特性的影響，即在求解結(jié)構(gòu)振動周期和振型時，將墻體重量折算為質(zhì)量，施加于支撐該墻體的結(jié)構(gòu)構(gòu)件上[12]；③考慮墻體剛度對結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度的貢獻，通過地震作用反應譜的周期折減體現(xiàn)[12]。然而從汶川地震中我們認識到，填充墻對框架結(jié)構(gòu)的影響效果十分明顯，我們需要重新認識填充墻體在框架結(jié)構(gòu)中的作用與地位。在框架填充墻結(jié)構(gòu)設計中有效地避開不利一

5、面，充分有效地利用填充墻有利一面，使之作為結(jié)構(gòu)破壞的第一道防線，允許它首先開裂和破壞并耗散地震能量。通過對框架填充墻結(jié)構(gòu)典型震害分析與研究，得出一套與現(xiàn)行規(guī)范接軌的、簡單明確的填充墻的設計改進建議。圖1X型斜桿等代模型圖2三垂直桿元模型隨著計算機性能的提高與有限元軟件功能的提高，從上世紀90年代開始已經(jīng)有越來越多的工程通過有限元方法模擬并取得了實際成果。然而在墻體研究方面，目前國內(nèi)外基本上還在采用各種等代模型來模擬[13]。其中應用較為

6、廣泛的包括X型斜桿等代模型（圖1），1984年Kabeyasawa等提出的三垂直桿元模型（圖2）。這些模型都在不同程度上對墻體進行了簡化，提出了適合當時計算條件與工程應用的簡化計算模型。然而隨著計算機性能與有限元軟件功能的提高，墻體的有限元模擬必然向著更準確、更真實、更精細的方向發(fā)展。本課題擬采用ABAQUS軟件對填充墻及框架填充墻進行精細模擬，并提出精細化的計算模型。為今后的填充墻研究開辟一條基于有限元精細模擬的道路[44][45]。