钢筋混凝土框架砖填充墙结构抗震性能的研究_关国雄.pdf

1 6卷 l期 199 6年 3 月 地 震 工 程 与 工 程 振 动 E A] 即田Q [U A K 卫 E 呻国子伍E R n叨 A 0 N DE 洲 (扛 NEI U E NGI M BA R n D N Vb l . 1 6 , N o . 1 M a r 。 , 19 6 钢筋混凝土框架砖填充墙结构 抗 震 性 能 的 研 究 关国雄 夏敬谦 (香港大学土木与结构工程系 ) ( 中国哈尔滨 1筑X) 80 家地震局工程力学研究所 ) 摘 要 本文介绍 了一个 1乃比例框架填充墙结构模型模拟地震振动台试验 , 研究了结构动力特性 与反应特征 , 提出了钢筋混凝土框架砖填充墙结构层间刚度与抗力的简化估计方法和公式 , 同时 进行了多层框架填充墙结构的弹塑性动力反应分析并结合试脸模型将计算结果与试脸结果进行 比较 . 主题词 钢筋混扭土框架 模型试验 动力反应 架填充墙结构 抗震性能 1 前言 框架填充墙结构是广泛应用的建筑结构形式之一 , 在设计中一般情况下填充墙是作为一 种非受力构件 . 震害经验表明 , 填充墙结构的破坏常常造成生命和财产的重大损失 。 此外 , 填充墙处理不当还可能使框架结构体系的抗展能力降低 , 特别是发生短柱剪力破坏 . 近年来理 论和实践表明 , 填充墙对于提高框架体系的刚度与抗力具有重要意义 . 为了探讨框架填充墙 结构在侧向荷载作用下的刚度和抗力等性能 , 早在 o 年代人们就开展了研究工作 , 但至今关 于框架填充墙结构动力性能的研究并不多 . 文献【1 ~ 7] 通过模型与构件的试验研究了框架填 充墙结构的强度与刚度以及填充墙开孔 、 墙与框架锚固条件等问题 , 并结合试验提出了估计 刚度与强度的计算公式 . 但是 , 绝大部分试脸都是单调加荷或循环加荷 , 这与地震作用是有 区别的 。 至于填充墙结构的非线性动力反应分析的研究则更少 . 本文主要包括两部分 : 第一部分是关于一个 4 层钢筋混凝土框架砖填充墙结构模型的地震 模拟振动台试验 , 目的在于探讨多层框架填充墙结构在地震作用下的动力特性与反应特征 . 在第二部分根据试验观察到的结构特征 , 并参考其他学者的研究成果 , 提出了钢筋混凝土框 架砖填充墙结构层间侧向刚度与抗力 的简化估计方法与公式 , 同时进行了多层框架填充墙结 构的弹塑性动力反应分析 . 这些计算公式与动力分析都结合试验模型将计算结果与试验进行 了比较 。 留 地 震 工 程 与 工 程 振 动 6 1卷 2 R . C . 框架填充墙结构模型振动台试验 . 2 1模型概述 模型结构是模拟一座 4 层房屋的一个开间 , 缩尺 比例 为 1 : 3 。 见图 l 。 为了增 加垂直于框 架填充墙平面方向的刚度 , 在每层楼板间设有斜摊 , 斜撑由 150 “ 5 0 “ 4 角钢做成 。 模型底部 固定在 Zo m m 厚的 .R C . 墓础板上 , 基础板固定在振动台白面上 . 妙个 ~ 之经 、 _ / / 、 \ ~ ` 丁 『 钥筋很凝土 . 八 厂 B 钢筋棍凝土相架 4叻8 ; 杯不刃 。 4 溯 十一口食奋 甲 / ,/ / 七一工 -一 -召一一孟 一8一的日 4叻8 A 一 A B B - , .目 . 臼. . . . . . 月 . . . . . . . . . . . . . . . 侧 . 翰人 地震 卜鲜了止咽一 一琴型 ’ 竺4 卜— 一 ’ 以 , 一 斗 图 1 棋型示 意图 (尺寸以 m m 计 ) 图 2 模型 尺 寸构造 图 (尺寸 以 m r n 计 ) 框架 填充 墙模型 的 尺寸如图 2所 示 。 框架梁 与柱 的 截面 和 配 筋均 相 同 , 模型 楼板 厚 40 r n r n 。 表 1 模型材料基本力学性能试验值 很筱土立方体执压强度 〔M aP ) 钢筋屈 服强度 伽入 ) 枯土砖 砂桨抗压强度 枢架梁 、 林 ! 楼 板 扰压强度 伽aP 、 弯曲抗位 强度 (M aP ) (M P a 、 237 5 13 . 龙 模型的框架梁柱与楼板均 为现浇混凝 土 , 人工捣制 。 在框架浇注成型 、 拆模之后 砌筑砖填充 墙 , 填充墙与框架之间无任何连接措施 。 模型 所使用的材料的 基本力学性能 见表 l 。 为了模 拟竖向荷载 , 每层楼板上施加了 1k5 N 铁块 , 模型 自重为 3k0 N 。 .2 2 试验方法与仪表布置 模型的模拟地震试验是在 sm x s m 振动台上进行 的 , 输 人了 EI C en otr ( 1940 , 5 18 , S 一坤 地展记录 , 时间压缩比为 1’万 , 地震波沿填充墙平面方向输人 , 加速度输人值以 0 . 19 幅值为 级差逐次增加直至模型破