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

1、碩士研究生學(xué)位論文開(kāi)題報(bào)告學(xué)號(hào)：號(hào)：282081402022研究生姓名：研究生姓名：史少鵬導(dǎo)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(jī)理及數(shù)值模擬研究學(xué)院：院：土木工程學(xué)院入學(xué)時(shí)間：入學(xué)時(shí)間：2008年9月10日開(kāi)題時(shí)間：開(kāi)題時(shí)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(guò)

2、因?yàn)槎讨纬啥狗课菡麄€(gè)樓層垮塌的現(xiàn)象。(4)填充墻對(duì)結(jié)構(gòu)變形能力的影響：一些試驗(yàn)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(kāi)始加載直到破壞的整個(gè)受力和變形過(guò)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(duì)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(duì)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(yīng)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(yán)重受損甚至倒塌，以及填充墻的約束效應(yīng)導(dǎo)致的短柱破壞，對(duì)結(jié)構(gòu)均產(chǎn)生不利的影響。1.3課題研究?jī)r(jià)值目前的抗震設(shè)計(jì)中，計(jì)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(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的影響通過(guò)3個(gè)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(duì)墻下梁柱的影響[11]；②考慮墻體質(zhì)量對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的影響，即在求解結(jié)構(gòu)振動(dòng)周期和振型時(shí)，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(duì)結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度的貢獻(xiàn)，通過(guò)地震作用反應(yīng)譜的周期折減體現(xiàn)[12]。然而從汶川地震中我們認(rèn)識(shí)到，填充墻對(duì)框架結(jié)構(gòu)的影響效果十分明顯，我們需要重新認(rèn)識(shí)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(shè)計(jì)中有效地避開(kāi)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(kāi)裂和破壞并耗散地震能量。通過(guò)對(duì)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(jiǎn)單明確的填充墻的設(shè)計(jì)改進(jìn)建議。圖1X型斜桿等代模型圖2三垂直桿元模型隨著計(jì)算機(jī)性能的提高與有限元軟件功能的提高，從上世紀(jì)90年代開(kāi)始已經(jīng)有越來(lái)越多的工程通過(guò)有限元方法模擬并取得了實(shí)際成果。然而在墻體研究方面，目前國(guó)內(nèi)外基本上還在采用各種等代模型來(lái)模擬[13]。其中應(yīng)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(duì)墻體進(jìn)行了簡(jiǎn)化，提出了適合當(dāng)時(shí)計(jì)算條件與工程應(yīng)用的簡(jiǎn)化計(jì)算模型。然而隨著計(jì)算機(jī)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(zhǔn)確、更真實(shí)、更精細(xì)的方向發(fā)展。本課題擬采用ABAQUS軟件對(duì)填充墻及框架填充墻進(jìn)行精細(xì)模擬，并提出精細(xì)化的計(jì)算模型。為今后的填充墻研究開(kāi)辟一條基于有限元精細(xì)模擬的道路[44][45]。