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工程结构
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砌体填充墙RC框架非线性静力分析的简化程序
Enzo Martinelli uArr;, Carmine Lima, Gaetano De Stefano
意大利萨米诺大学土木工程系，84084 Fisciano，SA
a r t i c l e i n f o
文章历史：
2014年10月24日收到
2015年5月23日修订
2015年7月15日接受
2015年8月13日在线提供
关键词：
RC框架
砌体填充墙
非线性分析
N2方法
摘 要
砌体墙在现有的钢筋混凝土（RC）结构中被广泛使用，或者作为外部内部或者作为内部分隔件使用。 虽然他们的机械贡献通常在结构分析和设计中被忽略，但它们显着地影响了RC框架的地震反应。 本文提出了一种基于非线性静力学（NLS）分析的简化程序，用于评估砖混入骨钢筋混凝土框架的地震反应。 首先进行非线性时程分析（NLTH）分析以理解这种框架的实际地震响应。 为此，科学文献中的“等效支柱”模型被认为是用来模拟由地震动引起的循环作用下砌体墙的非线性响应。 然后，基于这样的NLTH分析的结果，通过揭示观察到的动态响应与简单的标量参数之间的稳定相关性，可以容易地确定上述简化的NLS程序，所述简单标量参数可以通过对插入帧进行两次NLS分析和相应的裸露一个。 最终提出了对所提出的方法的准确性和可靠性的统计描述。
copy;2015 Elsevier Ltd.保留所有权利。
- 介绍
砌体墙在现有的钢筋混凝土（RC）结构中广泛使用，既作为外部内部分隔物也作为内部分隔物使用。 虽然它们明显与主要结构构件相互作用，并因此影响了RC框架的地震反应，但在实践导向的结构分析中，砌体内墙的机械贡献通常被忽略 [1]。 事实上，模拟这些构件的实际动态行为并评估它们对RC结构全球地震响应的影响，受到科学界的高度关注 [2–4]但是，迄今为止还没有建立任何程序来考虑砖混结构在实际应用中对钢筋混凝土框架的地震分析的贡献。
事实上，现在非线性静力学（NLS）分析是评估新建和现有结构地震响应的常用工具 [5]。 虽然它通常是在裸框架模型上进行的，但科学文献中最近提出了一项贡献，即通过NLS分析来确定砌体混凝土框架的地震响应 [6]。 事实上，它是基于制定一个特定的R-1-T关系，从而开发 出来的
uArr;通讯作者：萨勒诺大学土木工程系，通过Giovanni Paolo II，132 - 84084 Fisciano，SA，意大利。 电话： 39 089 964098。
电子邮件地址： e.martinelli@unisa.it （E. Martinelli）， clima@unisa.it （C.Lima）， gaetano.destefano@gmail.com （G. De Stefano）。
采用SDOF的广泛参数研究的结果，旨在确定结构的非弹性需求谱，其能力曲线的特征在于显着的软化分支 [7]，由地震激励期间影响砌体墙的渐进损伤引起 [8]。 原则上，这种关系的目的是取代较简单的一种关系，即在N2方法的框架内，可以将其应用于通常通过裸露RC框架的NLS分析获得的基本上双线性容量曲线表征的结构 [9]。 虽然这种方法通常能够准确预测入肋钢筋混凝土框架的实际地震反应（至少在规则分布的墙体情况下），但其对上述关系R-1-T的分析定义在形式上是复杂的，并且基于几个参数决心一般不直截了当。 此外，在“弱”的情况下，上述程序 [6] 没有明显减少（原则上应该是预期的）到N2方法中定义的那个 [9] 基于公认的原则（即所谓的“平等移位规则”，适用于中长期结构），并在最新的地震编码中采用 [10].
http://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.07.023 0141-0296 /copy;2015 Elsevier Ltd.保留所有权利。
最近提出了关于评估的显着改进，使用容量谱法（CSM）和Coefcient方法计算入射框架的抗震能力 [11]。 此外，通过应用该方法获得的延展性需求预测之间的系统参数比较，还提出了上述CSM和N2方法 [12]。 然而，通过NLS分析来制定更简单，准确和可靠的确定砖石入射钢筋混凝土结构的地震反应的程序仍然是一个相关的挑战：希望这个程序可以清楚地基于目前采用（和验证）的关系用于裸框架的NLS分析，例如假定为上述N2方法的一部分 [9,10].
因此，本文提出了N2方法对砌体内墙结构的可能扩展。 特别是，它解释了拟议程序的概念成因，并描述了作者在根据参数研究结果制定本提案之后所采用的“归纳过程”。 砌体填充墙的单调和循环响应通过基于“等效支柱”概念的吸引人的和计算便利的方法进行模拟 [13]在科学界被广泛接受和验证。特别是，本文考虑最近的建议，其根据砌体墙的实际几何和机械性能以及考虑砌体墙内开口的影响来确定等效支柱参数。在本分析中考虑了各种相关参数，如楼层数量，框架内壁的分布，墙体特性和地震激励水平。考虑中的框架的实际地震响应是通过旨在作为“数值试验”的非线性时程分析（NLTH）分析确定的，旨在揭示内壁对全球结构响应的作用：获得的位移需求对于已插入的框架以及为相应的裸框架确定的框架进行了特别的审查。 然后，NLTH分析的结果被认为用于基于在入射帧和裸帧上执行的非线性静态（NLS）分析的结果来校准简化程序。 这些分析是针对两个级别的地震烈度（PGA = 0.10g和PGA = 0.35g）进行的：一方面，应该注意的是，所提出的方法的验证限于上述的地震强度水平，尽管如此，另一方面它们无疑是欧洲中高地震危险区域可用性和最终极限状态检查考虑行动的代表。
帧。然后，部分 4 报告了基于NLS分析和部分的拟议方法的制定 5 概述了对其准确性的统计评估。本研究的关键部分将在最后部分进行总结 6.
- 在钢筋混凝土框架中模拟砌体内墙
科学文献中提供了几种建模方法，现在可以考虑模拟砌体内墙的力学行为：它们介于最简单的“等效支撑”模型（宏模型）之间，其第一个概念定义可追溯到20世纪60年代 [13]，更新的和改变的2D/3D连续体模型（图。1），通常在有限元法（FEM）的框架内制定。 虽然后者在本文中没有考虑，但前者更常用于全局分析，因为它们在计算上要求不高。 然而，定义它们的几何参数（即对角支柱的宽度和深度以及砌体内部的等效非线性行为）并不是直接的，特别是当墙壁上存在诸如门或窗等开口时。 因此，最近的研究在文献中可用于描述相关参数的影响，例如作用在框架上的垂直载荷 [14]，砌体填充墙的弹性模量和泊松比 [15].
关于上述模型的深入讨论超出了本文的范围，可以在最近由同一作者发表的另一篇文章中找到 [8]。尽管在文献中实际上提供了基于采用可变数量的支柱来模拟壁的机械响应的替代解决方案 [16]，本文中的分析是基于仅使用两个对角线等效的支柱，它们可以仅在最近的研究 [17].
因此，在此通过代表砌体内壁的水平力 - 位移特性的三线性关系对内壁进行宏观模拟。曲线的初始刚度R1 图2 定义如下 [17]:
本文组织如下部分2概述了文献中提供的“等效支撑”模型的最新技术，并提供了关于Section 3 用于执行裸露和入侵的NLTH分析
其中Gw为砌体内部剪切模量，tw，lw和hw分别为砌体墙的厚度，长度和高度。 最大强度Fm根据文献中提供的建议定义 [17]:
beam
column
column
ma
ry
son
beam
column
column
ma
ry
son
beam
FE 2d elements beam
column
column
column
column
FE 2d elements
EQUIVALENT STRUT MODEL FINITE ELEMENT (FE) MODEL
图1.用等效对角支柱（左侧）和2D连续体模型（右侧）对砖石结构建模
F
F
Fm
R2
hv
hw
Fy
R3 lv
R1 Fu = 0
y m
l
w
图2.在水平方向上测量的对角支柱的力 - 位移关系 [17].
其中fWS是砌体的抗剪强度，由对角抗压试验获得。
假设开裂时的力Fy等于
0.6 Fm，而最大水平位
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