砌块弹性模量对密肋复合墙板抗侧刚度的影响分析

密肋复合墙结构是集承重、围护、节能、抗震于一体的新型建筑结构。它由隐形框架、密肋复合墙板、楼板装配整浇而成,具有多道抗震防线并可分阶段释放地震能量。鉴于结构地震反应的强弱与墙体抗侧刚度的大小密切相关,在试验研究基础上,利用大型通用有限元软件ANSYS建立了密肋复合墙体的非线性有限元分析模型,对填充不同弹性模量砌块墙体在...     

密肋复合墙体受力机理及抗震性能试验研究

密肋复合墙体是密肋壁板结构体系的主要受力构件,其受力特点与抗震性能不同于普通的混凝土构件,是密肋壁板结构体系计算理论与设计方法研究的基础核心。本文通过对密肋复合墙体在水平低周反复荷载作用下的试验研究,介绍墙体的主要破坏形态和破坏过程;分析墙体的受力特点;探讨墙体的承载能力、延性、耗能等抗震性能;提出墙体的恢复力模型。试验结果表明:墙体的破坏模式主要分为剪切型破坏、弯曲型破坏、剪切滑移型破坏、复合型破坏,其中剪切型破坏属于密肋复合墙体合理的破坏模式;墙体的破坏过程大体可分为弹性阶段、弹塑性阶段、破坏阶段,其对应不同的力学模型;墙体中肋梁、肋柱与内部填充砌块、墙板与外框具有良好的共同工作特性;墙体的恢复力模型可以采用退化四线型。研究表明:密肋复合墙体是一种轻质、高强、节能、抗震性能良好的结构受力构件。     

填充砌块对密肋复合墙体受力性能影响的非线性数值分析

运用有限元分析通用软件ANSYS,以有填充砌块和无填充砌块的两类1/2比例、考虑不同剪跨比的底部两层密肋复合墙体作为分析对象,对墙体模型在竖向和水平荷载作用下的侧移刚度、承载力及墙体截面应力应变分布特征等进行了非线性对比分析,得到填充砌块对复合墙体侧移刚度和压弯承载力贡献的量化分析结果,总结出填充砌块对提高复合墙体侧移刚度、改变墙体压弯破坏模式的作用。分析结果表明,加气混凝土填充砌块对复合墙体的侧移刚度具有较大贡献,对墙体抗弯承载力贡献不大,但对墙体的压弯破坏模式产生较大影响。该分析结果为建立密肋复合墙体压弯承载力简化计算方法提供了参考和依据。     

装配式密肋复合墙板抗震性能试验研究

密肋复合墙体是一种轻质、高强、节能、抗震性能优异的新型结构墙板。在装配式密肋复合墙板低周反复加载试验的基础上,介绍了密肋复合墙板的破坏形态和裂缝发育,揭示其传力机理及变形规律;并对不同轴压比下密肋复合墙板的承载能力、刚度、变形、延性、耗能等抗震性能进行了对比分析。研究结果表明:填充砌块在加载过程中的破坏,形成耗能机制。密肋柱柱顶出现塑性铰区,发生"强梁弱柱"型破坏。砌块、墙板、外框依次发生破坏,形成有利的剪切型破坏模式。极限荷载之前,密肋复合墙板耗能能力受轴压比大小的影响较小。而极限荷载之后,轴压比0.35的墙板具有更好的耗能能力,极限位移和延性系数也较大,具有更好的变形性能和延性。     

不同连接构造形式密肋复合墙体抗震性能试验研究

密肋复合墙结构采用预制装配式或现砌现浇方法建造时,其内部密肋复合墙与外部隐形框架之间可以采用三种连接构造形式.为研究不同连接构造形式对密肋复合墙体抗震性能的影响,对3片不同连接方式的1/2比例墙体试件进行低周反复荷载试验,总结了密肋复合墙体试件的破坏过程和破坏特点,分析3片墙体在承载力、滞回曲线、刚度、延性等方面的差异,并对其主要影响原因进行讨论.试验研究表明:当钢筋、混凝土及砌块用量基本相同时,三种不同连接构造形式墙体在破坏形态和延性方面差别不大,但其各自抗震性能并不相同,采用现砌现浇式制作的密肋复合墙抗剪承载力和刚度明显优于预制装配式.     

密肋复合墙体在竖向荷载作用下受力性能有限元分析

利用有限元方法对密肋复合墙体在竖向荷载作用下填充砌块对墙体抗压的贡献、墙体轴力的分配特点及规律等受力性能进行分析;以边框柱及肋柱的截面形状、尺寸、肋柱布置及暗梁高度等作为主要变化参数,对轴力分配系数的影响因素进行讨论,并给出轴力分配系数的计算值,为竖向荷载作用下边框柱及肋柱轴力的计算提供依据。     

密肋复合墙体结构轻质填充材料本构模型的研究

通过对密肋复合墙体结构常用的轻质填充材料在含水率为(6±2)%时的单轴受压试验,确定了密肋复合墙体结构的轻质填充材料单轴受压本构模型,进而基于统一强度理论.结合抗拉强度及抗剪强度试验,确定了密肋复合墙体结构填充材料的多轴破坏准则.并建立了密肋复合墙体填充材料的弹塑性本构模型.     

密肋复合墙体轴心受压承载力试验研究

本文介绍了4榀1／2比例模型密肋复合墙体在竖向荷载作用下承载力试验，了解了密肋复合墙体在竖向荷载作用下的破坏过程和特征，分析了墙体轴心受压承载力的影响因素，建立了密肋复合墙体轴心受压承载力计算公式，确定了考虑砌块作用的墙体稳定系数及砌块对墙体抗压强度的提高系数。     

预制保温密肋复合壳体墙受力性能研究

针对传统的密肋复合墙体需要在孔洞区域填充砌块、不利于装配式结构高效施工的问题,提出了一种新型保温密肋复合壳体墙。这种新型墙体在孔洞区域中间填充保温苯板,两侧浇筑一定厚度的混凝土,与肋柱、肋梁和外框架形成整体。结合相关规范和材料力学理论,计算了密肋复合壳体墙的轴心受压承载力和受剪承载力,以及墙体在水平荷载作用下的侧向刚度。计算结果表明,密肋复合壳体墙的承载力和刚度均大于密肋复合墙,具有推广和应用价值。     

框支密肋复合墙结构墙梁抗震性能试验研究

进行了4榀底部框架、上部密肋复合墙结构墙梁大比例模型的抗震性能试验,研究了墙梁在低周反复荷载作用下的破坏过程及特征、滞回及耗能特性、承载力、位移延性、刚度退化以及抗倒塌能力。试验结果分析表明：多层框支密肋复合墙结构墙梁以剪切型破坏为主,结构具有较高的承载能力、较大的延性和较好的抗倒塌能力;墙梁的组合作用效应显著,托梁支座斜截面受剪承载力为其主要控制因素;上部密肋复合墙体呈现“填充砌块 密肋框格-隐形框架”依次开裂的破坏特征,有利于保证结构的抗震安全性能;在洞口设置构造柱和过梁能够保证结构的承载力和刚度基本不变,但试件的延性会有所降低;密肋复合墙体的水平承载力和抗侧刚度较大,应注意合理控制结构上下刚度和承载力的分布,可通过在底层增设密肋复合墙或对密肋框格进行优化设计予以实现。     

密肋复合墙体有效面内剪切模量的计算

密肋复合墙体结构是近年来发展的一种建筑结构新体系,密肋复合墙体是密肋复合墙体结构的主要受力构件。采用复合材料方法对密肋复合墙体的弹性阶段进行力学分析,以有效自洽法(ESCM)和相互作用直推法(IDD)为基础,把墙体视为基体-夹杂型复合材料弹性板,推导密肋复合墙体有效面内剪切模量的计算公式,结合试验资料对计算模型进行验证。结果表明,建立的基体-夹杂型复合材料等效弹性板模型是可行的。     

关于新型节能复合墙体的若干问题探讨

结合课题组前期的研究成果,就密肋壁板结构的主要承力构件——密肋复合墙体不同于普通混凝土构件的诸多特点(复合墙体受力特点、开裂荷载计算、三阶段力学模型、节能保温措施等)进行了较为深入地探讨。试验研究与理论分析表明:墙体中肋梁、肋柱与内部砌块、墙板与外框具有良好的共同工作特性;墙体开裂荷载不是砌块初始开裂荷载,而是特指砌块在复合墙体的一定范围内均匀出现细小微缝时所对应的荷载值;墙体的三部分构件“砌块、肋格、外框”能够在试验的弹性阶段、弹塑性阶段、破坏阶段依次发挥主导作用,具有多道抗震防线,其对应不同的力学模型;外墙体的局部热桥处理措施和外墙体整体外保温处理措施可以满足相应的建筑节能要求。     

钢骨外框密肋复合墙体抗剪性能试验研究

通过对3片钢骨外框密肋复合墙体的伪静力试验,本文介绍了钢骨外框密肋复合墙体在低周反复荷载作用下的破坏过程,分析了墙体的破坏形式,探讨了墙体的抗剪承载力、开裂荷载等方面的性能。试验结果表明钢骨外框密肋复合墙体较普通密肋复合墙体抗剪承载力和开裂荷载高。根据试验数据结果,分析了剪跨比和钢骨外框对墙体抗剪承载力的影响,最后提出了钢骨外框密肋复合墙体抗剪承载力,通过计算结果与试验实测的对比,提出的公式较好地反映了实际试验结果。     

基于遗传算法的密肋复合墙体多目标优化设计方法研究

密肋复合墙体是密肋壁板结构体系的主要受力构件,墙体的优化设计方法研究是结构体系设计理论的重要组成部分。在前期研究的基础上,建立综合考虑密肋复合墙体安全性(墙体斜截面抗剪承载力)与经济性(墙体造价)的多目标优化设计数学模型,并采用遗传算法进行优化计算,最后给出了计算算例。理论分析与计算结果表明:将多目标优化设计方法用于密肋复合墙体的优化设计中,可使各个分目标都较为满意,兼顾了墙体安全性与经济性两方面的要求;方法合理、可行,对密肋复合墙体的设计有一定参考意义。     

不同连接方式预制复合墙板填充墙对框架抗震性能的影响

为研究不同连接方式的预制复合墙板填充墙对钢筋混凝土(RC)框架抗震性能的影响,进行了1榀RC纯框架、1榀普通砌块填充墙RC框架及3榀连接方式不同的复合墙板填充墙RC框架的低周反复加载试验,复合墙板填充墙与框架之间的连接方式分为刚性连接、半柔性连接和柔性连接3种。通过试验分析不同连接方式的墙板填充墙对框架承载力、刚度、延性、耗能能力等的影响。试验结果表明：刚性连接复合墙板填充墙能使RC框架的抗侧刚度、水平承载力大幅提高,同时延性变差;柔性连接和半柔性连接的复合墙板填充墙RC框架的抗侧刚度、水平承载力高于砌块填充墙RC框架的,延性好于砌块填充墙RC框架;加载过程中,半柔性连接的复合墙板填充墙RC框架墙板和框架依次破坏,表现出良好的耗能能力。建议工程应用中复合墙板填充墙与框架之间采用柔性连接或半柔性连接构造方式。     

密肋复合墙体等效斜压杆模型

结合课题组前期的研究成果,对一种新型结构的主要受力构件——密肋复合墙体的弹性简化计算模型进行研究。在密肋复合墙体框格单元试验的基础上,探讨框架梁柱刚度、填充材料力学性能等主要因素对密肋复合墙体框格单元受力性能及破坏形式的影响;将墙体中的填充块对整体墙体的作用等效为铰接于钢筋混凝土框架的对角斜压杆,并分析、构造出等效斜压杆宽度的计算公式;在此基础上,建立适用于密肋复合墙体的刚架-斜压杆简化计算模型并推导出刚架-斜压杆弹性抗侧刚度公式。理论分析表明:刚架-斜压杆能够较好地反映密肋复合墙体的真实受力性能,是一种合理的简化计算模型。     

密肋复合墙体的抗震性能对比分析

结合密肋复合墙体的斜截面抗剪和正截面受弯两组试验结果,对比分析密肋复合墙体的两种典型破坏模式,探讨二者的破坏机理,研究分析不同破坏模式下墙体的承载能力、延性等抗震性能。结果表明:剪切型破坏的墙体,能够按照"砌块—肋梁、肋柱—外框柱"的顺序依次发挥主导作用,具有多道抗震防线,属于有利的破坏模式;弯曲型破坏的墙体,外框柱先于墙板在柱脚发生拉压破坏,而墙板无明显破坏迹象,不易形成合理的破坏机制,属于不利的破坏模式。发生剪切破坏的墙体的延性和变形能力明显优于受弯试验中的墙体,故在设计中应保证边框柱与复合墙板之间刚度的合理匹配。最后推导出密肋复合墙体的正截面压弯承载力计算公式,并给出大小偏压的判断。     

密肋复合板结构非线性数值分析模型研究与验证

综合考虑密肋复合墙体的外框、肋格和填充砌块三部分构成特性,基于通用有限元分析软件,运用分层壳理论及纤维模型理论并结合自定义材料子程序模型,建立了不仅能反映密肋复合板结构整体受力特性还能反映构件开裂、挤压等局部受力特性的密肋复合板结构非线性数值分析模型。通过对3个构件试验和1个结构试验进行数值模拟计算,模拟结果与试验数据吻合较好,验证了本文数值分析模型可用于密肋复合板结构的滞回性能模拟,并具有较高的计算精度。     

装配式型钢斜交密肋复合墙抗震性能试验研究

与传统的密肋复合墙相比,装配式型钢斜交密肋复合墙是用型钢代替钢筋作为墙体肋格内的骨架,并采用斜交肋格形式形成的一种改进型密肋复合墙。为了验证该类墙体的抗震性能,进行了4个1/2比例密肋复合墙体试件的拟静力试验,基于试验分别对不同肋格骨架材料和不同肋格形式的密肋复合墙在低周往复荷载下的破坏模式、滞回特性、受剪承载力、变形能力、刚度退化和耗能能力等进行对比分析。研究结果表明：各试件破坏基本遵照“砌块-肋格-边框柱”三道抗震防线的路径,破坏形态为整体剪切破坏;采用型钢骨架和斜交肋格均能大幅提高密肋复合墙的受剪承载力和抗侧刚度,同时也能够使墙体具有良好的耗能能力;型钢斜交密肋复合墙和传统密肋复合墙的变形能力基本一致。研究为装配式密肋复合板结构的进一步优化设计与推广应用提供了试验及理论基础。