柔性连接填充墙RC框架抗连续倒塌性能研究.pdf

第 19 卷 第 3 期2024 年 3 月Vol.19 No.3Mar.2024中 国 科 技 论 文CHINA SCIENCEPAPER柔性连接填充墙RC框架抗连续倒塌性能研究黄远1，张瑶2（1.工程结构损伤诊断湖南省重点实验室（湖南大学），长沙 410082；2.湖南大学土木工程学院，长沙 410082）摘 要：为了研究柔性连接填充墙钢筋混凝土（reinforced concrete，RC）框架的抗连续倒塌性能，用ABAQUS建立了纯框架、刚性和柔性连接填充墙框架的有限元模型，并验证了建模方法的可靠性。对比了刚性与柔性连接填充墙对RC框架抗连续倒塌性能的影响，研究了墙-框连接刚度、拉结筋设置情况、构造柱数量和类型、砌块和砂浆强度对柔性连接填充墙RC框架连续倒塌抗力的影响。结果表明：柔性连接填充墙RC框架的连续倒塌抗力和延性更好；墙-框间填充高弹性材料、增加构造柱数量、提高砂浆强度有利于提高柔性连接填充墙RC框架抗连续倒塌的峰值承载力和极限承载力；墙-框间填充常规填缝材料、设置型构造柱、提高砌块强度会提高峰值承载力、降低极限承载力，设置拉结筋的效果则相反。关键词：柔性连接；填充墙；RC框架；连续倒塌；数值模拟中图分类号：TU375.4 文献标志码：A文章编号：2095-2783（2024）03-0249-11开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Resistance performance of RC frames with flexible infilled walls to progressive collapseHUANG Yuan1，ZHANG Yao2（1.Hunan Provincial Key Laboratory on Damage Diagnosis for Engineering Structures（Hunan University），Changsha 410082，China；2.College of Civil Engineering，Hunan University，Changsha 410082，China）Abstract：In order to study the resistance performance to progressive collapse of reinforced concrete（RC）frames with flexible infilled walls，finite element models of pure frame and RC frames with rigid or flexible infilled walls were established by using ABAQUS，and the reliability of the modeling method was validated.The effects of rigid and flexible infilled walls on the progressive collapse performance of RC frames were compared.The study investigated the effects of wall-frame connection stiffness，the presence of tie bars，the number and type of construction columns，strength of the brick and mortar on the progressive collapse resistance of RC frames with the flexible infilled walls.The results show that the progressive collapse resistance and structural ductility of RC frames with flexible infilled walls are better.Filling high elastic materials between walls and frames，increasing the number of construction columns and improving the strength of mortar are all beneficial to improve the peak bearing capacity and ultimate bearing capacity of RC frames with flexible infilled walls to resist progressive collapse.Filling conventional caulking materials，setting type construction columns and improving the strength of blocks could increase the peak bearing capacity while decrease the ultimate bearing capacity.The effect of setting tie bars is opposite.Keywords：flexible connection；infilled wall；RC frame；progressive collapse；numerical simulation建筑结构发生连续倒塌后果严重，近年来受到各国学者的广泛关注。填充墙为RC框架中最常用的非结构构件，部分学者研究了填充墙对RC框架抗连续倒塌性能的影响。Li等1和Shan等2分别对两层四跨全填充墙框架和开孔填充墙框架进行了中柱失效倒塌试验，发现填充墙为框架提供了备用荷载路径，能提高结构的初始刚度和抗力，但使延性降低。Brodsky等3对单层单跨填充墙框架进行了角柱失效倒塌试验，发现梁-柱相对刚度、砌块类型、填充墙施工方法的不同组合导致结构失效模式的不同。Qian等4-5对三层两跨全填充墙框架和开孔填充墙框架进行了中柱失效倒塌试验，发现填充墙能显著提高 RC 框架的抗连续倒塌性能、改变框架的破坏模式，但不会降低框架的变形能力。以上研究均表明，填充墙能显著提高RC框架的连续倒塌抗力、改变框架破坏模式。但现有研究仅在墙-框刚性连接的基础上进行，对柔性连接填充墙RC框架抗连续倒塌性能的研究还处于空白状态。张永兵等6、周晓洁等7研究发现，刚性连接填充墙限制了 RC 框架延性的发挥，不利于结构抗震，而柔性连接填充墙能有效减小收稿日期：2023-04-18基金项目：国家自然科学基金资助项目(51890901)第一作者：黄远（1982），男，教授，主要研究方向为混凝土和装配式混凝土结构，第 19 卷 中 国 科 技 论 文墙-框相互作用，显著改善结构抗震性能。本文通过ABAQUS建立纯框架、刚性和柔性连接填充墙框架的有限元模型，在试验验证基础上，对比刚性和柔性连接填充墙对RC框架抗连续倒塌性能的影响，研究墙-框连接刚度、拉结筋设置情况、构造柱数量和类型、砌块和砂浆强度对柔性连接填充墙RC框架连续倒塌抗力的影响。1有限元模型的建立与验证1.1有限元模型的建立根据结构设计规范8-10和图集11-12设计了3榀两层四跨 RC 平面框架，分别为纯框架（bare frame，BF）、刚 性 连 接 填 充 墙 框 架（reinforced concrete frames with rigid infilled walls，GWF）和柔性连接填充 墙 框 架（reinforced concrete frames with flexible infilled walls，RWF）。各试件框架部分完全相同，均为抗震设防烈度7度（0.1g）的原型框架中选取的子结构，其选取位置如图1所示，构造详图如图2所示。框架混凝土强度等级为C30。填充墙厚度为190 mm，用MU15混凝土多孔砖和M10砂浆砌筑。GWF墙-框间用砂浆砌实；RWF墙-框间预留60 mm缝隙，以满 足 罕 遇 地 震 下 薄 弱 层 部 位 层 间 位 移 角 限 值1/508，缝内填充聚氨酯泡沫。试件RWF在填充墙两端及中间设置宽度为100 mm的构造柱，用C20细石混凝土浇筑13。为提高计算效率，通过约束填充墙顶面和侧面的平面外位移考虑卡口铁件的作用。使用 ABAQUS 对 3 个试件建立有限元模型。混凝土采用实体单元C3D8R建模，钢筋采用桁架单元 T3D2建模，将钢筋嵌入混凝土。填充墙按简化分离式（图 3）建模：将砂浆、砂浆-砖交界面等效为零厚度粘结单元 COH3D8，砖按实体单元建模，每块砖向灰缝方向按灰缝厚度的 1/2 进行体积扩展14。灰缝法向受压采用硬接触，法向受拉和切向受剪基于粘结单元采用非耦合的牵引力-分离准则图1子结构选取位置Fig.1Selection position of substructure图2试件构造详图Fig.2Detail drawing of specimen construction250黄远，等：柔性连接填充墙RC框架抗连续倒塌性能研究第 3 期（图4）描述。线弹性阶段，灰缝界面的应力-位移关系为t=tntstt=Knn000Kss000Kttnst=K。式中：t、K、分别为应力向量、刚度矩阵、位移向量（局部坐标系）；tn、ts、tt分别为灰缝界面的法向拉应力和2个切向剪应力；Knn、Kss、Ktt分别为法向刚度和2个切向刚度；n、s、t分别为灰缝界面的法向位移和2个切向位移。法 向 和 2 个 切 向 刚 度 分 别 取Knn=EbEm/hm(Eb-Em)、Kss=Ktt=GbGm/hm(Gb-Gm)15。其中：Eb=3 110f0.55116、Em=666f217分别为混凝土多孔砖和砂浆弹性模量（f1、f2分别为砖、砂浆抗压强度）；Gb=Eb/2(1+b)、Gm=Em/2(1+m)分别为混凝土多孔砖和砂浆剪切模量（b=0.09818、m=0.219分别为砖、砂浆泊松比）；hm为灰缝厚度。混凝土多孔砖砌体中灰缝的抗拉强度和2个抗剪强度分别取t0n=0.141f210、t0s=t0t=0.228f220-21。实际工程中竖向灰缝及刚性连接填充墙框架的顶层水平灰缝大多不饱满，将其抗拉强度和2个抗剪强度折减50%。采用二次应力准则(tn/t0n)2+(ts/t0s)2+(tt/t0t)2=1定义损伤产生。黏性损伤演化阶段，灰缝黏性线性退化，用基于能量混合 模 式 的 BK 断 裂 准 则(Gn/GCn)2+(Gs/GCs)2+(Gt/GCt)2=1定义灰缝粘结失效，Gn、Gs、Gt分别为灰缝界面应力tn、ts、tt在位移n、s、t下做的功，GCn=0.018/0.25t0n15、GCs=GCt=10GCn22 分别为灰缝界面法向和2个切向的失效断裂能。当灰缝黏性产生损伤，摩擦力开始在灰缝切向发展，采用库伦摩擦准则（图4）描述，通过摩擦系数为0.710的罚函数实现。GWF墙-框间灰缝通过粘结单元模拟；RWF 墙-框间聚氨酯泡沫填缝剂通过非线轴向弹簧模拟，有限元模型如图 5 所示，沿墙-框预留间隙，每隔100 mm设置1根弹簧，受压刚度为100 N/mm，受拉刚度为023。构造柱与梁、砖绑定。一层柱底固接，所有梁柱节点约束平面外位移。在中柱顶面耦合1个加载点，通过位移控制实现下推900 mm24的加载方案。钢筋采用双折线模型，极限应变为0.1325。混凝土、混凝土多孔砖采用混凝土损伤塑性模型。混凝土采用文献 9 给出的单轴应力-应变关系。混凝土多孔砖的本构（图 6）参考文献 14：受压基h0砌块高度；l0砌块长度；hm砂浆厚度；l0+lm扩展砌块长度；h0+hm扩展砌块高度。图3简化分离式模型Fig.3Simplified separation model图4界面接触准则Fig.4Interface contact criterion图5RWF有限元模型Fig.5Finite element model of RWF251第 19 卷 中 国 科 技 论 文于 Kent-Scott-Park 模型，峰值压应变（c0）和极限压应变（cu）分别取值为0.002和0.005 518，抗压强度（fc）、弹性模量（E）根据文献26-27定义为fc=1.27f0.421(1+0.07f2)和E=330fcfc，极限压应力为0.1fc；受拉遵循两直线模型：线性硬化到抗拉强度（ft，取值为0.1f1）后，线性软化到极限拉应力0.1ft，峰值拉应变（t0）和极限拉应变（tu）分别取ft/E和6t0。1.2有限元模型的验证按1.1节的方法，对文献 28 的混凝土多孔砖砌体墙 W-3a建模。试验中，W-3a受到水平方向的低周往复荷载，参照文献 29，对试件施加水平向右的单向位移。试件W-3a模拟结果与试验结果的对比如图 7 所示，图中，SDEG 为刚度退化系数（scalar stiffness degradation），其值越大，损伤越严重。由图7（a）可以看出，模拟曲线与试验曲线的初始刚度和峰值承载力拟合良好。由图7（b）可知，砌体墙均产生沿对角线方向的阶梯形斜裂缝，且裂缝两端墙体受压破坏严重，表明本文建模方法能准确模拟混凝土多孔砖砌体墙的剪压破坏特征。采用水平向右的单调加载对文献 30 中纯框架（GPF-0）、柔性连接填充墙框架（FPF-1）的低周往复加载试验进行模拟，并与试验结果进行对比，如图8所示。由图 8（a）可以看出，2个试件的模拟曲线与试验曲线在初始刚度、峰值点及下降段均拟合良好。由图8（b）可见，填充墙均产生沿对角线方向的阶梯形斜裂缝，且裂缝两侧墙体受压破坏严重，表明本文建模方法能有效模拟墙-框间的柔性连接构造。对文献 1 中纯框架、刚性连接填充墙框架的中柱失效倒塌试验进行验证，结果如图 9所示。可以看出：纯框架模拟曲线与试验曲线的变化规律相同（图9（a），塑性铰及钢筋断裂均出现在加载跨梁端（图9（b），表明有限元模型能较好地还原RC框架在连续倒塌过程中的压拱及悬链线效应。刚性连接填充墙框架模拟曲线与试验曲线的变化规律大致相同（图9（a），峰值承载力的误差仅为4.8%；模型加载跨填充墙对角区受压开裂严重，非对角区较完整，塑性铰及钢筋断裂位置出现在非对角区等效的压杆两端（图9（c），与试验规律一致；表明本文建模方法能有效模拟出刚性连接填充墙对RC框架抗连续倒塌性能的影响。综上所述，本文选用的建模方法能较好地实现图6混凝土多孔砖本构14Fig.6Constitutive relation of concrete perforated brick14图7试件W-3a模拟结果与试验结果的对比Fig.7Comparison of simulation results and test results of specimen W-3a图8试件GPF-0、FPF-1模拟结果与试验结果的对比Fig.8Comparison of the results of simulation and testing of GPF-0 and FPF-1252黄远，等：柔性连接填充墙RC框架抗连续倒塌性能研究第 3 期对不同连接构造的填充墙RC框架的模拟，可用于不同连接构造填充墙RC框架的抗连续倒塌分析。2模型分析2.1竖向荷载图10为3个试件的荷载-位移曲线对比。可以看出：位移为121.5 mm时，试件BF达到压拱阶段峰值承载力（340.2 kN）。随着加载跨靠近中柱的梁端及靠近第二边柱的梁顶钢筋截断处发生混凝土压碎，承载力逐渐降低，后因悬链线发展，承载力重新上升。位移为850.0 mm时，达到悬链线阶段极限承载力360.5 kN，此时，梁内纵筋断裂，承载力突降。由于横向约束弱，结构的压拱和悬链线效应不明显。试件 GWF 在位移为4.8 mm时达到峰值承载力654.0 kN。随着加载跨填充墙对角斜裂缝的形成，承载力突降。后因梁机制发展，承载力再次上升。位移为56.8 mm时，加载跨填充墙内主要裂缝基本形成，承载力下降减缓。位移为630.7 mm时，达到极限承载力471.9 kN。因梁内纵筋断裂，承载力两次突降。位移为137.6 mm时，试件 RWF 的墙-框开始接触，墙-框相互作用增加，承载力突增。位移为144.2 mm时，达到峰值承载力981.7 kN。因加载跨填充墙受压开裂，承载力发生突降。随着位移的增加，加载跨填充墙沿中柱一层节点-第二边柱二层节点方向逐渐产生中柱二层节点-第二边柱一层节点方向的破坏。除位移为622.6 mm时发生梁纵筋断裂，承载力的下降均由加载跨填充墙开裂引起。位移为900.0 mm时，达到极限承载力702.0 kN。3个试件荷载-位移曲线的关键参数对比见表1。试件 GWF 和 RWF 的初始刚度分别为试件 BF 的28.15倍和1.02倍。与刚性连接填充墙相比，柔性连接填充墙对RC框架的初始刚度几乎无影响。因为试件RWF在加载初期的墙-框相互作用通过填缝剂受压传递，而本文选用的聚氨酯泡沫填缝剂的等效弹簧刚度远小于填充墙的刚度。试件GWF和RWF的峰值承载力分别为BF的1.92倍和2.89倍。与刚性连接填充墙相比，柔性连接填充墙对RC框架峰值承载力的提升效果更显著。因为试件 GWF 达到峰值承载力时，梁端钢筋未屈服，梁机制和压拱机制有待发展，而试件RWF达到峰值承载力时，梁机制和压拱机制已充分发展。此外，试件RWF中，构造柱与一层梁固接，与二层梁通过纵向钢筋拉结，随着中柱位移的增加，构造柱与框架梁间产生相对变形，从而挤压填充墙，使加载跨填充墙参与荷载传递的范围增加。与试件GWF相比，图10试件荷载-位移曲线对比Fig.10Compression of load-displacement curves of various specimens图9纯框架和刚性连接填充墙框架模拟结果与试验结果的对比Fig.9Comparison of simulation results and test results of pure frame and frame with rigid infilled walls表 1荷载-位移曲线关键参数对比Table 1Comparision of the critical results of load-displacement curves试件BFGWFRWF初始刚度/（kN mm1）12.3（1.00）346.3（28.15）12.6（1.02）峰值承载力/kN340.2（1.00）654.0（1.92）981.7（2.89）峰值承载力对应位移/mm121.54.8144.2极限承载力/kN360.5（1.00）471.9（1.31）702.0（1.95）极限承载力对应位移/mm850.0630.7900.0注：初始刚度为峰值承载力的30%及其对应位移与原点之间的割线刚度31；括号内数值为与试件BF相应结果的比值。253第 19 卷 中 国 科 技 论 文试件RWF中加载跨填充墙参与荷载传递的范围更大，峰值承载力更高。试件GWF和RWF的峰值承载力分别在位移为4.8 mm和144.2 mm时出现（表 1），与试件 GWF 相比，试件RWF的峰值承载力出现得更晚。因为在试件GWF中，墙-框相互作用直接通过墙-框界面接触实现，接触面积及应力传递较大，而混凝土多孔砖砌体是脆性材料、易开裂，位移为4.8 mm时，加载跨填充墙就因对角区开始发展贯通的阶梯形斜裂缝而出现承载力突降（图 11（a）。试件 RWF 在墙-框接触前，墙-框相互作用通过填缝剂受压传递，墙-框相互作用小，墙内传递的应力小，墙体破坏程度低，结构抗力还可以继续发展；当墙-框开始接触，墙内应力迅速增大，加载跨填充墙随即出现严重的受压开裂（位移144.2 mm），承载力突降（图11（b）。试件 GWF 和 RWF 的极限承载力分别为试件BF的1.31倍和1.95倍（表1）。与试件GWF相比，试件RWF对RC框架极限承载力的提升效果更显著。试件GWF（图11（a）在极限荷载下，加载跨填充墙对角区受压开裂严重，应力传递主要通过非对角区进行。试件 RWF（图 11（b）由于设置了中间构造柱，在整个加载过程中填充墙的对角区都无法形成贯通的斜裂缝；极限荷载下，即使加载跨填充墙开裂严重，墙内大部分区域仍能进行有效的荷载传递。2.2失效模式3个试件的失效模式对比如图12所示。试件BF（图12（a）的塑性铰出现在加载跨靠近中柱的梁端及靠近第二边柱的梁顶钢筋截断处，这与文献 4 的试验结果相同；钢筋断裂出现在加载跨二层梁靠近中柱的梁端。试件GWF（图12（b）的加载跨填充墙对角区受压开裂严重，非对角区因框架约束损伤较轻；塑性铰出现在加载跨填充墙非对角区等效的压杆两端，钢筋断裂出现在加载跨二层梁靠近中柱的梁端及靠近第二边柱的梁顶钢筋截断处。试件RWF（图12（c）的加载跨填充墙除靠近第二边柱二层节点的部分损伤较轻，其余开裂严重；除加载跨二层梁靠近第二边柱的塑性铰出现在梁顶钢筋截断处，其余塑性铰均出现在梁端；钢筋断裂出现在加载跨二层梁靠近中柱的构造柱纵筋锚固位置外侧。由于填充墙为Mises为等效应力，数值越大，传递的应力越大。图11填充墙框架的应力及裂缝发展过程Fig.11Stress and crack development of frames with infilled walls254黄远，等：柔性连接填充墙RC框架抗连续倒塌性能研究第 3 期RC框架提供了新的荷载传递路径，与试件BF相比，试件 GWF 和 RWF 加载跨的梁塑性铰位置发生改变；与试件GWF相比，试件RWF的加载跨损伤较轻且损伤分布更均匀；这均由墙内应力及裂缝发展决定。由于边跨的墙-框相互作用小，试件RWF的一层边柱、第二边柱的损伤程度较试件GWF低。3参数分析以RWF为标准试件，对柔性连接填充墙RC框架的连续倒塌抗力进行参数分析。3.1墙-框连接刚度当墙-框间预留间隙填充不同材料时，墙-框间等效弹簧的连接刚度不同。选用0、100、700 N/mm这3种弹簧刚度，分别代表墙-框间无填缝材料、填充聚氨酯泡沫塑料等常规填缝材料、填充高弹性橡胶等高弹性材料31。结构抗力随墙-框连接刚度的变化规律如图13所示，不同墙-框连接刚度下柔性连接填充墙RC框架的连续倒塌抗力见表2。可以看出：当连接刚度由0提高到100 N/mm时，结构的峰值承载力提高10%，极限承载力降低2%；当连接刚度由0提高到700 N/mm时，结构的峰值承载力仅提高4%，极限承载力提高5%。表明墙-框间填充常规材料更有利于提高结构的峰值承载力，填充高弹性材料更有利于提高结构的极限承载力。3.2拉结筋设置情况根据 砌体填充墙构造详图（二）（10SG614-2）12，柔性连接填充墙框架在不同抗震设防烈度、场地类别和装修档次下，可选择是否在墙-柱间设置拉结筋。结构抗力与拉结筋设置情况的变化关系如图 14所图12试件失效模式对比Fig.12Compression of failure models of various specimens图13结构抗力与墙-框连接刚度的变化关系Fig.13Relationship between structural resistance and wall-frame connection stiffness 255第 19 卷 中 国 科 技 论 文示，不同拉结筋设置情况下柔性连接填充墙RC框架的连续倒塌抗力见表3。可以看出，当墙-柱间设置拉结筋时，结构峰值承载力降低14%，极限承载力提高4%。第二边柱与加载跨填充墙间的拉结筋受力使墙-框相互作用减小，结构峰值承载力降低，墙-框相互作用减小，墙体破坏程度减轻，极限承载力提高。3.3构造柱数量砌体结构设计规范（GB 500032011）106.3.4条规定柔性连接填充墙框架的填充墙两端应设置构造柱，柱间距宜不大于20倍墙厚和4 000 mm。砌体填充墙构造详图（二）122.7条规定柔性连接填充墙框架在距填充墙端部、门窗洞口每侧不大于600 mm处及间距约为20倍墙厚且长度不大于2 500 mm的其他部位墙体中设置构造柱。当分别按规范10和图集12对柔性连接填充墙框架进行设计时，构造柱数量不同。在填充墙内分别设置24根构造柱，以考虑构造柱数量对柔性连接填充墙RC框架连续倒塌抗力的影响，结果如图15和表4所示。可以看出，构造柱数量由2增长到4时，结构峰值承载力和极限承载力分别提高51%和33%。构造柱与一层梁固接，与二层梁通过纵向钢筋拉结，当位移增加时，构造柱与框架梁间产生相对变形，从而挤压填充墙。构造柱数量越多，填充墙参与荷载传递的范围越大，结构抗力越大。3.4构造柱类型砌体填充墙构造详图（二）124.2.7条按配筋方式的不同将构造柱分为型和型，型柱将受力钢筋置于由砌块材料切割或配套块体组砌的槽口内，型柱将受力钢筋置于砌筑时留出的竖向通缝内。两者的不同在于：型柱部分为砌体，部分为细石混凝土；型柱全为细石混凝土。结构抗力与构造柱类型的变化关系如图16所示，不同构造柱类型下柔性连接填充墙RC框架的连续倒塌抗力见表5。可以看出，设置型构造柱与设置型构造柱相比，结构的峰值承载力提高23%，极限承载力降低2%。本文1.1节设计的标准试件RWF中，细石混凝土比砌体强度高，即型柱比型柱的抗弯、抗剪能力强。设置型柱时，加载跨填充墙参与荷载传递的范围更大，结构峰值承载力更高。3.5砌块强度结构抗力与砌块强度的变化关系如图17所示，不同砌块强度下柔性连接填充墙RC框架的连续倒塌抗力见表6。可以看出：当砌块强度从10 MPa增长到 15 MPa时，结构的峰值承载力提高 28%，极限承载力降低 4%；当砌块强度从 15 MPa 增长为表2不同墙-框连接刚度下柔性连接填充墙RC框架的连续倒塌抗力Table 2Progressive collapse resistance of RC frames with flexible infilled walls under different wall-frame connection stiffness墙-框连接刚度/（N mm1）0100700峰值承载力/kN889.9（1.00）981.7（1.10）923.3（1.04）极限承载力/kN714.4（1.00）702.0（0.98）751.7（1.05）表3不同拉结筋设置情况下柔性连接填充墙RC框架的连续倒塌抗力Table 3Progressive collapse resistance of RC frames with flexible infilled walls under different settings of tie bars拉结筋设置情况否是峰值承载力/kN981.7（1.00）849.0（0.86）极限承载力/kN702.0（1.00）728.1（1.04）图14结构抗力与拉结筋设置情况的变化关系Fig.14Relationship between structural resistance and the presence of tie bars 图15结构抗力与构造柱数量的变化关系Fig.15Relationship between structural resistance and the number of construction columns 表4不同构造柱数量下柔性连接填充墙RC框架的连续倒塌抗力Table 4Progressive collapse resistance of RC frames with flexible infilled walls under different number of construction columns构造柱数量234峰值承载力/kN723.2（1.00）981.7（1.36）1 092.6（1.51）极限承载力/kN658.7（1.00）702.0（1.07）878.3（1.33）256黄远，等：柔性连接填充墙RC框架抗连续倒塌性能研究第 3 期20 MPa时，结构的峰值承载力和极限承载力基本不变。原因是当砌块强度为10 MPa时，结构抗力由砌块强度控制；当砌块强度为15 MPa或20 MPa时，结构抗力由砂浆强度控制。3.6砂浆强度结构抗力与砂浆强度的变化关系如图18所示，不同砂浆强度下柔性连接填充墙RC框架的连续倒塌抗力见表7。可以看出：当砂浆强度从5 MPa增长到15 MPa时，结构的峰值承载力增大52%，极限承载力增大21%。表明本文设计的标准试件RWF中填充墙的破坏由砂浆强度控制，随着砂浆强度的提高，结构抗力显著增加。4结 论本文采用ABAQUS建立了纯框架、刚性连接填充墙框架、柔性连接填充墙框架的有限元模型，通过与试验结果的比较，验证了建模方法的可靠性。对比了柔性连接填充墙与刚性连接填充墙对RC框架连续倒塌抗力及破坏模式的影响，研究了柔性连接填充墙RC框架连续倒塌抗力的影响因素。得到如下结论：1）柔性连接填充墙框架的峰值承载力与极限承载力分别为纯框架的2.89倍和1.95倍，高于刚性连接填充墙框架的1.92倍和1.31倍。与刚性连接填充墙相比，柔性连接填充墙更能显著提高RC框架的连续倒塌抗力。2）与刚性连接填充墙框架相比，柔性连接填充墙框架加载跨填充墙的损伤发展更充分，框架的损伤程度更低且损伤分布更均匀，结构延性更好。3）墙-框间填充高弹性材料、增加构造柱数量、提高砂浆强度有利于提高柔性连接填充墙RC框架抗连续倒塌的峰值承载力和极限承载力。墙-框间填充高弹性橡胶、构造柱数量由2增加到4、砂浆强度由5 MPa提高到15 MPa，结构的峰值承载力分别提高 4%、51%、52%，极限承载力分别提高 5%、33%、21%。表7不同砂浆强度下柔性连接填充墙RC框架的连续倒塌抗力Table 7Progressive collapse resistance of RC frames with flexible infilled walls under different strength of mortar砂浆强度/MPa51015峰值承载力/kN757.1（1.00）981.7（1.30）1 148（1.52）极限承载力/kN694.9（1.00）702.0（1.01）844.0（1.21）图18结构抗力与砂浆强度的变化关系Fig.18Relationship between structural resistance and the strength of mortar图17结构抗力与砌块强度的变化关系Fig.17Relationship between structural resistance and the strength of brick表6不同砌块强度下柔性连接填充墙RC框架的连续倒塌抗力Table 6Progressive collapse resistance of RC frames with flexible infilled walls under different strength of brick砌块强度/MPa101520峰值承载力/kN764.6（1.00）981.7（1.28）987.0（1.29）极限承载力/kN734.5（1.00）702.0（0.96）707.3（0.96）图16结构抗力与构造柱类型的变化关系Fig.16Relationship between structural resistance and the type of construction columns表5不同构造柱类型下柔性连接填充墙RC框架的连续倒塌抗力Table 5Progressive collapse resistance of RC frames with flexible infilled walls under different type of construction columns构造柱类型型型峰值承载力/kN797.9（1.00）981.7（1.23）极限承载力/kN715.1（1.00）702.0（0.98）257第 19 卷 中 国 科 技 论 文4）墙-框间填充常规填缝材料、设置型构造柱、提高砌块强度有利于提高柔性连接填充墙RC框架抗连续倒塌的峰值承载力，但会降低结构的极限承载力。墙-框间填充常规填缝材料、设置型构造柱、砌块强度由 10 MPa提高到 20 MPa，结构的峰值承载力分别提高10%、23%、29%，极限承载力分别降低2%、2%、4%。5）墙-柱间设置拉结筋会降低柔性连接填充墙RC框架抗连续倒塌的峰值承载力，提高结构的极限承载力。墙-柱间设置拉结筋，结构的峰值承载力降低14%，极限承载力提高4%。（由于印刷关系，查阅本文电子版请登录：http: LI S，SHAN S D，ZHAI C H，et al.Experimental and numerical study on progressive collapse process of RC frames with full-height infill walls J.Engineering Failure Analysis，2016，59：57-68.2 SHAN S D，LI S，XU S Y，et al.Experimental study on the progressive collapse performance of RC frames with infill walls J.Engineering Structures，2016，111：80-92.3 BRODSKY A，YANKELEVSKY D Z.Resistance of reinforced concrete frames with masonry infill walls to in-plane gravity loading due to loss of a supporting column J.Engineering Structures，2017，140：134-150.4 QIAN K，LI B.Effects of masonry infill wall on the performance of RC frames to resist progressive collapse J.Journal of Structural Engineering，2017，143（9）：04017118.5 QIAN K，LAN D Q，FU F，et al.Effects of infilled wall opening on load resisting capacity of RC frames to mitigate progressive collapse risk J.Engineering Structures，2020，223：111196.6 张永兵，郭新华，李勇，等.柔性连接填充墙RC框架结构抗震性能试验研究 J.建筑结构学报，2022，43（6）：187-195.ZHANG Y B，GUO X H，LI Y，et al.Experimental study on seismic performance of masonry-infilled RC frame building with flexible connection J.Journal of Building Structures，2022，43（6）：187-195.（in Chinese）7 周晓洁，姜绪亮，续丹丹，等.柔性连接新型砌体填充墙框架结构抗震性能试验研究 J.世界地震工程，2015，31（1）：58-68.ZHOU X J，JIANG X L，XU D D，et al.Experimental research on seismic behavior of flexible