【摘要】：考慮到填充墻和主體框架間存在復(fù)雜的相互作用,砌體填充墻框架結(jié)構(gòu)可視具體情況采用兩種設(shè)計(jì)計(jì)算方法:第一種方法視填充墻為結(jié)構(gòu)構(gòu)件,設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)計(jì)入填充墻對(duì)結(jié)構(gòu)剛度和承載力的影響,此時(shí)填充墻應(yīng)與周邊框架可靠連接,形成組合墻;第二種方法視填充墻為非結(jié)構(gòu)構(gòu)件,設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)只計(jì)入填充墻重量,簡(jiǎn)化考慮或不考慮其對(duì)結(jié)構(gòu)剛度及承載力的影響,此時(shí)填充墻應(yīng)與框架梁柱之間預(yù)留足夠的間隙,隔離兩者的相互作用,即采用墻—框柔性連接施工方案。本文針對(duì)新型填充墻體材料“粉煤灰自保溫空心砌塊”,系統(tǒng)開展墻—框柔性連接砌體填充墻框架結(jié)構(gòu)的抗震性能研究,具體研究工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下:(1)進(jìn)行了粉煤灰空心砌塊砌體抗壓及抗剪強(qiáng)度試驗(yàn),根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,得到空心砌塊砌體抗壓及抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式、泊松比、彈性模量和剪切模量等力學(xué)指標(biāo),提出了砌體受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系及剪應(yīng)力-剪應(yīng)變關(guān)系,以及剪壓復(fù)合作用下空心砌塊砌體抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式。(2)進(jìn)行了空心砌塊墻體低周往復(fù)荷載試驗(yàn),結(jié)果表明,當(dāng)墻體設(shè)置芯柱后,其水平承載力、剛度、延性和耗能能力都有明顯改善。(3)通過7榀1:2鋼筋混凝土空心砌塊填充墻框架結(jié)構(gòu)低周往復(fù)荷載試驗(yàn),系統(tǒng)研究了墻—框柔性連接和剛性連接、填充墻兩端設(shè)置芯柱和不設(shè)置芯柱、全墻填充和半墻填充框架結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)理和抗震性能,進(jìn)行了結(jié)構(gòu)滯回特性、承載力、位移延性、剛度退化、強(qiáng)度衰減、耗能能力及變形性能指標(biāo)分析。結(jié)果表明:柔性連接方案對(duì)結(jié)構(gòu)承載力的提高低于剛性連接方案,但其他性能指標(biāo)均優(yōu)于剛性連接方案,說明柔性連接方案減小了墻—框相互作用,有效改善了填充墻框架結(jié)構(gòu)的抗震性能。同時(shí),柔性連接方案減小或消除了填充墻對(duì)框架柱的附加剪力影響,改善了框架柱的受力性能,減輕了填充墻破損程度。另外,填充墻端芯柱的設(shè)置有效提高了結(jié)構(gòu)承載力、剛度和整體穩(wěn)定性。(4)采用均質(zhì)化建模方式進(jìn)行了空心砌塊墻體單調(diào)水平加載下的非線性有限元分析,驗(yàn)證了本文提出的粉煤灰空心砌塊砌體泊松比取值、抗壓強(qiáng)度、彈性模量計(jì)算公式,以及受壓本構(gòu)關(guān)系的可靠性。(5)分別采用兩種建模思路進(jìn)行了空心砌塊砌體填充墻框架的數(shù)值模擬分析:一種方法是用均質(zhì)化模型模擬填充墻,進(jìn)行水平往復(fù)荷載作用下的靜力彈塑性分析;另一種方法是用等效彈簧單元模擬填充墻,進(jìn)行單調(diào)水平荷載作用下的靜力彈塑性分析。兩種方法的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。
[Abstract]:Considering the complex interaction between the infilled wall and the main frame, the masonry infilled wall frame structure can be visualized by two design and calculation methods: the first method regards the infilled wall as a structural member. In the design and calculation, the influence of the infilled wall on the stiffness and bearing capacity of the structure is taken into account. In this case, the infilled wall should be reliably connected with the surrounding frame to form a composite wall. The second method regards the infilled wall as a non-structural member, and only takes into account the weight of the infilled wall in the design calculation. In order to simplify or not consider the influence on the stiffness and bearing capacity of the structure, the infill wall and the frame Liang Zhu should have enough clearance to isolate the interaction between them, that is to say, the construction scheme of flexible connection between the wall and frame should be adopted. In this paper, the aseismic behavior of the infilled wall frame structure with flexible connection of wall and frame is studied systematically, aiming at the new type of filled wall material "fly ash self-insulating hollow block". The specific research work and innovation points are as follows: (1) the compressive and shear strength tests of fly ash hollow block masonry are carried out. According to the test results, the formula for calculating compressive and shear strength of hollow block masonry, Poisson's ratio, is obtained. The compressive stress-strain relationship and shear stress-shear strain relationship of masonry are presented. The calculation formula of shear strength of hollow block masonry under the action of shear-compression composite is given. (2) the low cycle reciprocating load test of hollow block wall is carried out. The results show that the horizontal bearing capacity and stiffness of hollow block masonry are calculated when the core column is installed. The ductility and energy dissipation capacity are improved obviously. (3) through the low cycle reciprocating load tests of 7 1:2 reinforced concrete hollow block filled wall frame structures, the flexible and rigid connections of wall and frame are systematically studied. The failure mechanism and aseismic performance of the frame structure filled with whole wall and half wall are analyzed. The hysteretic characteristics, bearing capacity, displacement ductility, stiffness degradation and strength attenuation are carried out. Analysis of energy dissipation capacity and deformation performance index. The results show that the bearing capacity of the flexible connection scheme is lower than that of the rigid connection scheme, but the other performance indexes are better than the rigid connection scheme, which indicates that the flexible connection scheme reduces the wall-frame interaction. The seismic behavior of infilled wall frame structure is improved effectively. At the same time, the flexible connection scheme reduces or eliminates the additional shear effect of the infilled wall on the frame column, improves the mechanical behavior of the frame column, and reduces the damage degree of the infilled wall. In addition, the installation of end core column of filled wall can effectively improve the bearing capacity, stiffness and overall stability of the structure. (4) the nonlinear finite element analysis of hollow block wall under monotonic horizontal loading is carried out by using homogeneous modeling method. The formula for calculating Poisson's ratio, compressive strength and elastic modulus of fly ash hollow block masonry is verified. And the reliability of compressive constitutive relation. (5) the numerical simulation analysis of hollow block masonry infilled wall frame is carried out using two kinds of modeling ideas: one method is to simulate the filled wall with homogenization model. The static elastic-plastic analysis under horizontal reciprocating load is carried out, and the equivalent spring element is used to simulate the infilled wall, and the static elastic-plastic analysis under monotone horizontal load is carried out. The calculated results of the two methods are in good agreement with the experimental results.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU364;TU352.11

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本文編號(hào)：2255630