密肋复合墙板简化弹塑性计算模型的研究

本文在密肋复合墙板大量试验研究的基础上，得到了密肋复合墙板中填充砌块等效斜压杆的应力一应变曲线，并建立了等效为全长均匀轴向分布的斜压杆轴向塑性铰，由此建立了密肋复合墙板的弹塑性计算模型。应用该模型对密肋复合墙板进行PUSHOVER分析，得到了与试验较为接近的结果，验证了该模型的可行性。本文分析计算方法可为密肋壁板结构整体模型的进一步研究提供参考和依据。     

密肋复合墙板抗侧刚度及承载力研究

对9榀不同形式的墙板进行了伪静力试验,介绍了墙板的破坏过程,分析了墙板的受力特点及影响墙板刚度及承载力的主要因素.结合试验及构造分析,按照混凝土体积不变的原则将墙板等效为正交各向异性的纤维加强复合材料,提出墙板弹性刚度计算公式;在弹塑性阶段分析了墙体承载力的组成,并以刚架斜压杆为计算模型,采用理论与经验相结合建立墙板抗剪承载力计算公式.计算值与试验值吻合较好,为密肋复合墙体结构设计提供了理论依据.     

竖向荷载下的生态复合墙体内力计算及影响因素分析

生态复合墙体在竖向荷载作用下,墙体各组件(边框、肋格、填充砌块)之间存在协同工作关系。采用弹性地基梁理论,建立生态复合墙体在竖向荷载作用下的内力计算模型,定量地计算出各组件在竖向荷载作用下承担的内力,分析影响墙体受力分配关系的因素。理论分析与试验结果对比表明:该计算模型运用于竖向荷载作用下的生态复合墙体内力计算具有一定的精确度;各组件分配竖向荷载比例与暗梁刚度、边框柱刚度及复合墙板等效弹性模量等因素有关,边框柱刚度的影响小于暗梁刚度影响;当复合墙板等效弹性模量增大至30 GPa时,边框柱承担的荷载只占总荷载的18.4%。该研究结果为生态复合墙结构的抗震优化设计提供了一定的参考。     

密肋复合墙板等效弹性常数计算方法研究

为了解决密肋复合墙板材性复杂 ,弹性常数不易确定的问题 ,通过对墙板构造的分析 ,按照截面上混凝土含量不变的原则 ,经二次单向纤维加强 ,将密肋复合墙板等效为正交各向异性的纤维加强复合材料 ,建立了墙板的复合材料力学模型 ,提出了墙板弹性常数的理论计算公式 ,在此基础上进一步将等效墙板简化为各向同性模型 ,提出实用弹性常数计算方法 ,为工程设计提供了理论依据     

考虑保温围护板受力的复合墙板结构简化计算

本文通过对带有保温系统的复合外墙板进行数值模拟研究,利用均质化理论对复合墙板进行简化,提出将带有保温系统的复合外墙板简化为弹簧模型和等效简化计算模型,得出了等效后的墙板材料弹性模量计算公式以及复合外墙板保温系统对于墙板刚度的提高系数,同时针对整体结构进行数值模拟。结果表明,本文提出的两种复合外墙板简化计算模型与实体模型相比位移值相差小于6%,计算结果与理论值相差较小;当考虑复合外墙板保温系统时,墙板刚度提高9%~14%,同时整体结构的刚度也有明显的提高;基于复合外墙板等效简化模型的复合墙板结构的计算方法更为精确。     

新型石膏混凝土墙板简化模型及结构抗震分析

根据均质法理论,本文通过对两种不同类型的新型石膏混凝土墙板进行了构造分析和理论推导,提出了多步均质的简化计算方法,为解决复合墙板构成的大型整体结构计算问题提供了方法。并对复合墙板有限元模型与其简化模型计算结果进行比较分析,验证了该均质化计算方法的可行性与准确性。在此基础上,以18层住宅为例进行有限元模拟,建立了两种沿建筑高度方向采用不同类型复合墙板的结构体系。分析了在多遇地震和罕遇地震激励下,两种结构的频率、周期和时程分析中的位移、底部剪力的差异,得出了采用全孔灌与隔一孔灌结合的复合墙板结构体系在减小自身质量、节省材料的同时,具有比全孔灌墙板结构体系更好的抗震性能的结论。     

密肋壁板结构模态识别

本文通过结合课题组前期的研究成果,采用复合材料法对密肋复合墙板进行等效,计算等效弹性模量,建立密肋壁板结构等效计算模型,利用等效模型,采用有限元分析计算密肋壁板结构的模态参数;同时,采用多模态最小二乘识别法建立密肋壁板结构的模态参数识别方法。理论分析与试验对比表明:采用等效的剪力墙模型对密肋壁板结构进行结构分析与设计具有一定的理论依据与实用价值,而且模型简单,方便,满足实际工程分析需要。同时采用最小二乘识别法对密肋壁板结构进行模态识别,其识别结果好,可靠度高。     

密肋复合墙板简化计算模型研究

在试验研究基础上 ,根据弹性地基梁理论 ,运用ANSYS有限元应用分析软件 ,对密肋复合墙板中砌块与框格的协同工作性能及砌块的受力状态进行了理论研究与有限元分析 ,建立了墙板的刚架 -斜压杆简化计算模型 ,给出确定等效斜压杆宽度的实用设计图表 ,并就理论计算与试验结果进行了对比分析     

软黏土的动力损伤模型及其应用

基于静力各向同性弹塑性损伤和Prevost模型的基本理论,把弹塑性等向硬化、运动硬化和各向同性损伤结合起来,推导了循环荷载作用下饱和软黏土弹塑性动力损伤本构模型。基于应变等效假设的古典各向同性损伤理论用单一损伤变量描述损伤状态,当土体发生损伤后,其泊松比保持不变且与初始无损伤状态一样,体积模量与剪切模量按同一规律变化,这与土体的力学特性不符。因此,建立了一个用双标量变量描述的各向同性弹塑性损伤模型并将其推广到动力分析中,分别考虑土的压缩损伤和剪切损伤,建立了与体积模量和剪切模量相对应的损伤演化方程。最后将该模型引入建筑物的震陷计算以检验模型的可靠性。     

基于等效单层板理论的复合墙板挠度计算验证

在对一种竹筋—陶粒新型复合墙板的弯曲性能试验基础上,提出了复合墙板刚度和挠度计算的"等效单层板理论",将挠度理论值与试验值对比,发现基于"等效单层板理论"的复合刚度公式可应用于此类板的挠度计算。     

密肋壁板结构刚架-等效斜撑计算模型研究

在前期试验和理论研究的基础上,将密肋壁板结构中的密肋复合墙板等效为整体斜撑,提出结构的刚架-等效斜撑模型,并结合试验数据确立了该模型的主要参数及塑性铰的设定。采用该模型建模对前期振动台模型试验进行了模拟,结果表明,二者在各层加速度时程反应值、反应波形以及监测点的最大侧向位移方面吻合较好,说明刚架-等效斜撑模型能较好地模拟结构的动力特性及弹塑性变形情况,可用于密肋壁板结构的弹塑性时程反应分析及非线性变形验算。     

轻钢龙骨混凝土复合外挂墙板力学性能试验研究

复合墙板性能关系着结构的安全,在新设计建造的轻钢龙骨复合墙板投入使用前应进行力学性能试验,以评估其安全性能。为研究墙板的受力变形过程及破坏形态,对两片不同的轻钢龙骨混凝土复合外挂墙板分别进行四点弯曲试验和低周反复荷载试验。弯曲试验结果表明,弯曲过程中墙板出现裂缝时的计算等效均布荷载大于建筑风荷载标准值,抗弯性能满足受力要求。墙板经历了弹性阶段、弹塑性变形阶段和屈服破坏阶段,主要通过钢材屈服后的弹塑性变形和材料的破坏来实现耗能,屈服前耗能占总耗能的6.19%,屈服后累计耗能呈现二次抛物线增长,这一结果体现了墙板良好的抗震能力。研究结果可为实际应用提供依据。     

基于统一强度理论生态复合墙体受剪极限承载力分析

基于试验研究及理论分析,结合生态复合墙体受力特性、破坏过程及破坏模式,提出生态复合墙体复合材料等效弹性板模型;建立生态复合墙体整体斜压杆计算模型。采用适用于各种材料复杂应力状态下的双剪统一强度理论,推导出生态复合墙体的受剪极限承载力计算公式,应用此公式对前期试验墙体进行分析。将理论结果与试验数据进行对比分析,结果表明:该模型能够较好的反应生态复合墙体的极限承载力特性,可用于不同尺寸、配筋和内填材料生态复合墙体的极限承载力验算。     

新型混凝土石膏板简化体系研究

新型混凝土石膏复合板材中的各种组分材料性能复杂,弹性常数难以确定限制了其在工程中的应用。为解决墙板的计算问题,文章通过对隔孔灌混凝土石膏复合板结构进行详细分析,从墙板中选取一个代表性体积单元,运用均质化假设和变形协调理论计算出了该单元的各项弹性常数。将材料性能复杂的复合墙板等效为一种材质单一、弹性常数确定的均质矩形板。通过将ANSYS软件建立的简化计算模型与隔一孔、隔两孔灌混凝土石膏板实体模型进行对比,验证了该简化计算方法的可行性。本文的研究为新型混凝土隔孔灌石膏复合板的计算提供了一种简便计算方法。     

内嵌墙板钢框架等效多杆模型研究

等效单杆模型在弹性阶段可以较好的模拟内嵌墙板钢框架结构中内嵌墙板的作用,但当结构进入塑性后,等效单杆模型将无法真实反映整体结构的响应.为此,根据轻质内嵌墙板在侧向水平荷载作用下的变形及应力分布规律,提出了可用于内嵌墙板钢框架结构弹塑性分析的等效多杆简化模型,并根据精细化的实体模型分析结果对该模型的可行性和有效性进行了验证,确认等效多杆模型可以准确地模拟地震荷载作用下内嵌墙板钢框架结构的抗震性能.     

开洞生态复合墙体抗震性能及抗侧刚度研究

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。鉴于开洞对墙体抗侧刚度影响较为显著,通过对1/2模型开洞生态复合墙体和标准不开洞生态复合墙体进行试验研究,对比分析二者的破坏模式及抗震性能。通过验证后的数值模型建立墙体扩展试验,分析其影响因素对开洞生态复合墙体抗侧刚度的影响程度并建立开洞生态复合墙体抗侧刚度计算公式,对比试验、数值与理论计算结果,验证计算公式正确性。理论计算结果与试验结果对比可得出:开洞生态复合墙体抗侧刚度计算公式具有一定的精度,能满足实际工程的要求。     

带竖缝钢筋混凝土剪力墙板的简化静力分析模型

带竖缝钢筋混凝土剪力墙板在弹性状态下有较大刚度,而在弹塑性状态下又有较好的延性,是一种抗震性能较好的结构单元。但由于缺少有效的分析模型,带竖缝钢筋混凝土剪力墙板在国内的工程应用很少。根据带竖缝钢筋混凝土剪力墙板的V-u曲线,按照侧向刚度相同的原则将之等效为偏心交叉支撑简化模型,并给出了简化模型的截面特性和材料本构关系曲线。通过算例统计分析给出了偏心距的取值范围及简化分析模型的适用范围。与更接近于实际墙板特性的等效带竖缝板模型的算例对比分析表明,在框架结构静力分析中采用简化模型模拟带竖缝钢筋混凝土剪力墙板是可行的。     

基于梁柱杆件的墙/板宏观模型研究

多次地震震害表明墙和楼板对结构抗震性能有重要影响。为考察地震作用下墙和楼板在结构中的作用规律,弹塑性分析时结构模型中必须对墙和楼板进行合理模拟。针对已有模型的不足,建立基于梁柱杆件的墙和楼板宏观模型-BAC墙板模型,可兼顾墙/板平面内、外的力学性能。模型由若干梁柱杆件组成,各杆件的截面几何参数按刚度等效结合墙或楼板构件的原始几何尺寸确定;材料特性直接采用墙或楼板的材料特性。在弹性阶段,采用BAC墙板模型分别对墙/板构件以及含墙、楼板的二层钢筋混凝土结构进行计算。结果与采用壳单元模型的计算结果比较,二者在动力特性、受力变形等方面均吻合较好。在塑性阶段,分别对单调荷载作用下的砌体填充墙钢筋混凝土平面框架和往复荷载作用下的钢筋混凝土剪力墙进行弹塑性分析。研究构件的破坏特征以及荷载位移关系,将结果与试验进行比较,验证BAC墙板模型在塑性阶段分析的可靠性。     

岩石三维弹塑性损伤本构模型研究

基于应变等效假设和真实应力概念的弹塑性损伤理论,在真实应力空间内,结合非线性统一强度模型,以广义塑性剪应变为硬化参数,并同时考虑应力水平对硬化速率的影响,建立了无损状态下岩石材料的弹塑性表达式;在名义应力空间内建立考虑围压对损伤速率影响的损伤演化方程,从而建立了岩石材料的三维弹塑性损伤本构模型。本构模型中各物理参数意义明确,与材料试验结果的对比表明,所建立的三维弹塑性损伤本构模型可较好地描述岩石材料在多轴受力情况下的变形与强度特性,为岩体工程的复杂非线性受力分析提供理论依据。     

开洞加劲钢板剪力墙的抗侧承载力分析

为研究墙板开洞对加劲钢板剪力墙抗侧承载力的影响,首先建立了梁 壳混合弹塑性有限元单层墙板模型,研究了极限状态下影响开洞加劲墙板受剪承载力的关键因素。在此基础上,通过大量有限元计算和参数分析,提出了用于计算开洞加劲墙板受剪承载力折减率的简化计算式,并与有限元计算结果进行对比,精度满足要求。以3个加劲钢板剪力墙试件的低周往复荷载试验研究为基础,建立了精细有限元分析模型,有限元分析结果与试验结果吻合良好,证明了模型的合理性和准确性。提出了加劲钢板剪力墙结构抗侧承载力的理论模型和计算公式,理论计算结果与有限元分析结果吻合良好。