碩士生開題報告 考慮填充墻影響的框架結構破壞機理及數(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：結構抗震與減震控制研究方向：研究方向：結構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構破壞機理及數(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)填充墻對結構變形能力的影響：一些試驗研究資料指出，由于填充墻框架結構中填充墻與框架之間的相互作用，填充墻框架結構具有較好的變形能力。結構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，結構具有較好的延性。研究表明[9]，填充墻對框架結構的變形性能也有明顯的改善。汶川地震告訴我們，填充墻對結構整體抗震能力的影響是有利有弊的。有利的是，填充墻能夠增加結構的整體承載能力，增加結

3、構的抗側剛度，提高結構整體的變形能力；此外，與結構構件具有較好的變形能力不同，填充墻多為脆性材料，一般要先于結構構件發(fā)生破壞，從而吸收地震能量，可作為結構破壞的第一道防線。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、扭轉破壞，使結構嚴重受損甚至倒塌，以及填充墻的約束效應導致的短柱破壞，對結構均產生不利的影響。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構構件。填充墻對結構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考慮墻體質量對結構動力特性的影響，即在求解結構振動周期和振型時，將墻體重量折算為質量，施加于支撐該墻體的結構構件上[12]；③考慮墻體剛度對結構抗側力剛度的貢獻，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，填充墻對框架結構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構中的作用與地位。在框架填充墻結構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，使之作為結構破壞的第一道防線，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構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]。