生态复合墙体的极限承载力分析

生态复合墙体作为生态复合墙结构的主要受力构件,它是由生态复合墙板与隐形外框组成的墙肢或墙段。复合墙体的极限承载力分析是生态复合墙结构体系极限承载力分析和抗震性能评价的主要内容。鉴于墙体受力特性及破坏过程,给出承载力极限状态时生态复合墙体的抗剪抵抗机构;基于抗剪抵抗机构力的平衡条件,推导出复合墙体的极限承载力的计算公式,并对前期试验墙体进行极限承载力分析;理论和试验表明:该分析模型能够较好地反映生态复合墙体的极限承载力特性,可用于不同受力状态下生态复合墙体的极限承载力验算。     

基于不同剪跨比的生态复合墙体抗震性能及受剪承载力分析

通过1/2比例内填秸秆泥坯砌块生态复合墙体(ECW-4)的低周反复荷载试验,研究其破坏形态、承载能力、变形、延性、耗能等抗震性能,并在前期试验研究的基础上,对不同剪跨比的生态复合墙体抗震性能进行对比分析;针对不同剪跨比墙体建立非线性有限元模型,对其破坏模式及受剪承载力进行分析。结果表明:随着剪跨比的增大墙体受剪承载力下降明显,但变形能力及耗能能力有所提高;基于合理破坏模式(剪切型破坏)提出剪跨比的合理取值范围(1.0≤λ≤1.8);并提出基于不同剪跨比的生态复合墙体极限受剪承载力修正公式,其计算结果与试验值的误差较小,满足工程精度要求。     

开洞生态复合墙体斜截面受剪承载力分析

结合开洞生态复合墙体在水平及竖向荷载作用下的受力特点,采用基于抗剪抵抗机构理论,建立开洞墙体在极限状态下的抗剪抵抗机构体系。通过数值扩展分析,推导出开洞墙体斜截面受剪承载力计算公式,并确定开洞墙体斜压杆有效强度系数的合理取值。试验研究、理论分析及数值模拟表明:提出的开洞生态复合墙体斜截面受剪承载力计算公式,具有一定的理论依据和实用价值,满足实际工程计算需要。     

开洞生态复合墙体斜截面受剪承载力分析

结合开洞生态复合墙体在水平及竖向荷载作用下的受力特点,采用基于抗剪抵抗机构理论,建立开洞墙体在极限状态下的抗剪抵抗机构体系。通过数值扩展分析,推导出开洞墙体斜截面受剪承载力计算公式,并确定开洞墙体斜压杆有效强度系数的合理取值。试验研究、理论分析及数值模拟表明:提出的开洞生态复合墙体斜截面受剪承载力计算公式,具有一定的理论依据和实用价值,满足实际工程计算需要。     

密肋复合墙体压弯剪复合受力性能非线性数值分析

应用通用有限元程序ANSYS,采用"实体单元-组合式配筋"计算模型,以墙体剪跨比、边框柱截面尺寸及配筋率作为变化参数,对墙体压弯剪复合受力性能进行非线性有限元分析。通过对不同墙体模型的承载力以及墙体截面正应力和应变等计算结果的分析,研究较大剪跨比密肋复合墙体的破坏形态及特征、受剪及受弯承载力的影响因素、压弯极限状态下墙体的应力及应变特征,为复合墙体正截面压弯承载力计算公式及构造措施的建立提供依据。经对比分析表明,有限元计算结果与试验结果吻合较好。因此,采用提出的有限元模型及方法得出的密肋复合墙体压弯剪复合受力性能的非线性有限元分析结果是可靠且可信的。     

联肢生态复合墙体抗震性能及受剪承载力研究

通过1/2比例双榀联肢生态复合墙体(ECW-6)在水平低周反复荷载作用下的试验研究,分析墙体的破坏形态、破坏过程;研究墙体的承载能力、延性、变形、耗能等抗震性能;针对不同单因素变化对联肢生态复合墙体斜截面受剪承载力的影响,建立墙体的非线性有限元模型进行分析。试验结果及理论分析表明:联肢生态复合墙体与标准墙体相比具有良好的抗震性能。具体表现为,承载能力、变形以及延性均有所提高,并有较好耗能和抗倒塌能力。根据墙体斜截面受剪承载力影响因素分析,提出适用于联肢生态复合墙结构的斜截面受剪承载力计算公式,给出公式的适用范围。能够较好地反映结构的真实受力性能,在实际工程应用中有一定的适用性。     

内填砌体的密肋复合墙体极限承载力计算

结合课题组前期的研究成果,就一种新型结构的主要受力构件——密肋复合墙体的极限承载力进行研究。建立了偏心受压和偏心受拉复合墙体斜截面受剪承载力计算公式,并就影响墙体斜截面受剪承载力的因素进行了讨论;建立了墙体正截面压弯、拉弯承载力实用计算公式,并给出了墙体最终发生弯、剪破坏模式的判定。理论研究与试验分析表明:依据极限平衡理论,采用理论与经验相结合建立起来的复合墙体斜截面受剪承载力计算公式和以应变平截面假定为基础,理论推导所得的复合墙体正截面承载力计算公式,具有一定的理论依据和实用价值,满足实际工程计算需要。     

组合式密肋复合墙体的受力性能研究

在课题组前期科研成果的基础上,通过1/2模型组合式密肋复合墙体在水平低周反复荷载作用下的试验研究,并与单片标准密肋复合墙体进行对比分析,研究了组合式墙体的主要破坏特征;探讨了墙体的强度,滞回特性,耗能性能及抗倒塌能力。最后给出了组合式墙体的刚度计算公式和斜截面抗剪承载力公式。试验及理论研究表明:提出的墙体抗剪承载力公式计算值与试验值吻合较好,适用于实际工程应用。     

密肋复合墙体压弯剪复合受力性能试验研究

以两榀1/2比例的两层密肋复合墙体作为研究对象,按照与12层墙体底部受力相等的原则设计加载模式,对密肋复合墙体在水平和竖向荷载及水平弯矩作用下的压弯剪复合受力性能进行了静载试验研究。了解了密肋复合墙体的破坏过程,分析了墙体的破坏模式及其特征、承载力、变形性能、延性及截面正应变分布等受力性能。试验结果表明:密肋复合墙体在压弯剪复合受力状态下的破坏模式主要为以边框柱拉压破坏为特征的弯曲型破坏;在压弯破坏极限状态时,墙体截面正应变主要集中在边框柱截面内,墙板的整体抗弯作用较小。试验研究结果可为研究密肋复合墙体压弯剪复合受力性能有限元分析模型、建立密肋复合墙体正截面承载力计算理论及设计方法提供依据。     

现砌加强肋生态复合墙体斜截面抗剪承载力研究

为了便于生态复合墙体的进一步推广,提出现砌加强肋生态复合墙体,并对该复合墙体抗剪承载力计算进行研究。首先对1/2比例现砌加强肋生态复合墙体进行低周反复荷载试验,分析了试件的抗剪试验结果;在试验研究的基础上,分析了影响现砌加强肋生态复合墙体斜截面抗剪能力的主要因素,结合已有抗震墙体相关资料,提出砌加强肋生态复合墙体抗剪承载力的通用计算公式,并给出了公式的适用条件。计算结果与试验结果的对比表明:理论推导所得的复合墙体斜截面受剪承载力计算公式,具有一定的精度,且概念非常明确,能够满足实际工程设计的需要。     

内填砌体短肢墙的抗震性能试验研究

通过对1榀4层单跨内填砌体短肢墙结构在低周反复荷载作用下的拟静力试验研究,分析了这类结构的延性、滞回特性、骨架曲线及刚度退化等问题。研究表明:砌体的存在大幅提高了结构的初始刚度和极限承载力。内填砌体短肢墙结构具有双功能结构的优点,是一种新型抗震控制剪力墙。根据试验中发现的问题,为工程设计提出了建议。     

钢筋混凝土剪力墙塑性铰区受剪承载力分析

在已有试验研究的基础上,采用桁架-拱模型对钢筋混凝土剪力墙塑性铰区的受剪机理进行了研究。引入了考虑轴压比的混凝土强度有效系数;分析了剪力墙截面极限转角、水平分布钢筋、桁架与拱模型倾角等因素对剪力墙受剪承载力的影响;并在此基础上建立了剪力墙塑性铰区受剪承载力计算公式。理论研究与试验分析表明:基于桁架-拱模型的剪力墙受剪承载力公式具有一定的理论依据和实用价值,满足实际工程计算需要。     

型钢高强混凝土短肢剪力墙节点抗裂承载力研究

为了研究型钢高强混凝土短肢剪力墙节点的抗裂能力,以配钢形式、轴压比和梁结构类型为变化参数设计了4个型钢高强混凝土短肢剪力墙节点试件和1个高强混凝土短肢剪力墙节点试件进行低周反复荷载试验,观察试件的受力破坏全过程,并获取其开裂荷载。结果表明:节点破坏先后经历初裂、通裂、极限和破坏4个阶段,开裂荷载约为极限荷载的30%～40%,配钢形式对节点抗裂承载力的影响较明显,增大轴压比对节点抗裂承载力有所提高。在试验基础上提出节点抗裂承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好。     

暗柱配置1000 MPa级高强钢筋混凝土剪力墙抗震性能研究

通过对4片剪跨比为2.43的钢筋混凝土剪力墙试件进行低周反复加载试验,研究1 000 MPa级高强钢筋用于剪力墙边缘约束暗柱时的抗弯承载力、延性、耗能能力及破坏特征。结果表明:与普通钢筋混凝土剪力墙相比,边缘约束暗柱内配置高强钢筋的剪力墙抗弯承载力提高,屈服位移和极限位移也有较大提高。在试验基础上提出了考虑暗柱高强钢筋的混凝土剪力墙水平承载力计算式,计算值与试验值吻合较好。     

新型组合钢板剪力墙单元的抗剪承载力

提出一种适用于钢框架结构体系的新型组合钢板剪力墙形式。对4种宽厚比的纯钢板和1种组合钢板剪力墙单元的静力加载试验的结果表明:宽厚比决定了钢板初始抗侧性能和屈曲模态;小宽厚比钢板对边界约束条件较为敏感;预制墙板对提高剪力墙单元抗剪承载力和提高屈曲荷载有一定帮助,但是对钢板抗侧性能的贡献不大。通过数值模拟增加影响参数,对新型组合钢板剪力墙单元进行了理论分析。最后给出了三边固接一边弹性约束的钢板及组合钢板剪力墙单元的抗剪承载力计算公式,并依据成品预制墙板的规格尺寸给出了组合钢板剪力墙适用的预制墙板最小厚度选择方法。