考慮填充墻參與工作的鋼框架結(jié)構(gòu)pushover分析

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1、第七屆全崮現(xiàn)代結(jié)構(gòu)T程學(xué)術(shù)研討會考慮填充墻參與工作的鋼框架結(jié)構(gòu)pushover分析孫鵬，賈連光湯揚(yáng)成維根(沈陽建筑大學(xué)．遼寧沈陽兒01682)(沈陽鐵路勘探醴計(jì)院。遼寧沈陽兒0l觸2)(中琦京斌工程技術(shù)干『限公司北京100176)摘要：填充墻鋼框架結(jié)構(gòu)是房屋建筑結(jié)構(gòu)中常見的～種結(jié)構(gòu)體系，在框架的抗震設(shè)計(jì)中．考I基填充墻對結(jié)構(gòu)的影響是非常必要的。本文利用pushover方、法對鋼框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，大致預(yù)測了結(jié)構(gòu)在橫向作用力下的行為：了解了塑性鉸出現(xiàn)的先后順序、塑性鉸的分布、結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)、結(jié)構(gòu)的破壞模式

2、等，在分析中分別考慮和不考慮填充墻對框架結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn)，通過對計(jì)算結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析比較的出一些結(jié)論，并對填充墻框架結(jié)構(gòu)抗震沒計(jì)提出了一些建議．關(guān)鍵詞：填充墻鋼杜槧，pushover分析，抗震性能一、引言填充墻輕鋼框架體系作為鋼結(jié)構(gòu)住宅抗側(cè)力體系的一種常見形式，用于多層以及小高層住宅。通常填充墻作為框架抗側(cè)力結(jié)構(gòu)中的一種非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不考慮其受力作用。大量的震害調(diào)查表明，填充墻結(jié)構(gòu)的破壞常常造成生命和財(cái)產(chǎn)的重大損失。此外填充墻處理不當(dāng)還可能降低框絮體系的抗震能力，特別是發(fā)生短柱剪力破壞。近年來經(jīng)過大量理論分析和模型

3、實(shí)驗(yàn)表明，磚填充墻鋼筋混凝土框架遠(yuǎn)比空框架的抗震性能好。在水平荷載(風(fēng)荷載、地震荷載)作用下，填充墻與框架是其刷作用的。由于磚填充墻與框架的粱柱之間的相互耦合作用，使得磚填充墻框架結(jié)構(gòu)中的框架受力情況與空框架fj勻受力情況有很大的不同。這就表明磚填充墻框架結(jié)構(gòu)與空框架結(jié)構(gòu)在吲樣地震荷撥作用下的工作性能有較大差異，所以不能完全忽略磚填充墻對框架結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度和抗震能力的影響。我國現(xiàn)行的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJll—89)己明確指出，磚填充墻框架是多層鋼筋砼結(jié)構(gòu)房犀的三大主要體系之一，并推薦了相應(yīng)的實(shí)用

4、抗震計(jì)算方法。針對上述問題。本文對1榀2層銷框架結(jié)構(gòu)采用側(cè)向力分布形式進(jìn)行靜力彈塑性分析，通過對比考慮與不考慮填充墻對整個框架抗側(cè)力的貢獻(xiàn)，來分析結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)制，并從頂點(diǎn)位移、層間位移、構(gòu)件塑性鉸的形成過程等方面綜合評估結(jié)構(gòu)抗震性能，對框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)提出建議。二、靜力彈塑性分析(pushover)方法‘肛‘8Pushover分析方法足近些年來在國外一些發(fā)達(dá)國家，如美國、日奉受到蓖視的一種結(jié)構(gòu)抗震能力評價的新方法。目前它的應(yīng)用主要集中于對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)或設(shè)計(jì)方案進(jìn)行抗側(cè)向力能力的計(jì)算，從而得到其抗震能力的評估

5、。從本質(zhì)上說是一種與反應(yīng)譜相結(jié)合靜力非線性分析方法。根據(jù)結(jié)構(gòu)的具體情況，按照～定的水平荷載加載方式，對結(jié)構(gòu)爭調(diào)遞增地施加菜種分布的水平荷載．使結(jié)構(gòu)逐漸進(jìn)入非線性狀態(tài)，從而使各構(gòu)件陸續(xù)進(jìn)入塑性，形成塑性鉸，使結(jié)構(gòu)最終形成機(jī)構(gòu)或達(dá)劉一定的目標(biāo)位移。這一過程反映了結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力彈塑性性能，并得到結(jié)構(gòu)摹底剪力和頂點(diǎn)位移的關(guān)系曲線，也就是pushover曲線．通過上述方式來分析結(jié)構(gòu)的非線性性能，從而判斷結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的變形受力是否滿足設(shè)計(jì)要求。目前，靜力彈塑性分析(pushover)方法主要有兩種：一種是美國聯(lián)邦緊急救

6、援署(FederalEⅢergencyManageⅢentAgency)1997年發(fā)表了文件《建筑物抗震加固指導(dǎo)》及其說明手冊(FEMA一273／274)，其中所列舉的靜力彈塑性分析方法是等位移系數(shù)洼。在等位移系數(shù)法中．決定位移需求的彈塑性伉移菪是通過一系列修正系數(shù)由彈性位移譜得到的，這樣的彈塑性位移譜比用高阻尼彈性反應(yīng)譜更要精確，尤其是在短周J376工吐建筑2007增刊第七屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會期范圍和延性較大時。另一種是美國應(yīng)用技術(shù)協(xié)會(AppliedTechnologyco訃cil)在199

7、6年發(fā)表了文件《混凝土結(jié)構(gòu)的抗展性能評估和加固》也就是ATc一40，該文件的理論核心就是用彈塑性靜力分析方法來進(jìn)行基于性能的抗震設(shè)計(jì)，而其中所列的彈塑性靜力分析方法就是能力譜方法(capacityspectrumMethod)?！癖疚倪M(jìn)行填充墻一鋼框架pushover分析的基本步驟：(1)準(zhǔn)備工作：就一般的結(jié)構(gòu)有限元分析，建立結(jié)構(gòu)的模型，包括幾何尺寸、物理參數(shù)以及節(jié)點(diǎn)和構(gòu)件的編號。結(jié)構(gòu)上施加的荷載包括豎向荷載和水平荷載。為了進(jìn)行彈塑性分析，還應(yīng)求出各個構(gòu)件的塑性承載力。對于梁，應(yīng)求出其兩端上下兩個方向的

8、塑性彎距和兩端的極限抗剪承載力：對于柱，應(yīng)求出其M—N曲線的三個控制點(diǎn)(軸壓、平衡、純彎)。(2)求出結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下的內(nèi)力。按照規(guī)范的規(guī)定取用豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值的分項(xiàng)系數(shù)，并求出結(jié)構(gòu)的基本自振周期。(3)施加一定量的水平荷載。水平荷載的加載模式指側(cè)向力沿結(jié)構(gòu)高度的分布，采用的模式可以是均勻分布、倒三角形分布和拋物線分布。水平力的確定原則是：水平力產(chǎn)生的內(nèi)力與第(2)步豎向荷載產(chǎn)生的內(nèi)力疊加后，恰好能使一個或一批構(gòu)件進(jìn)入屈服。t·(4)對在