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。     

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。     

密肋壁板复合墙体的刚度参数计算

针对密肋壁板作为一种新型节能住宅结构体系,研究了密肋壁板复合墙体刚度参数的计算方法,提出了密肋壁板结构体系具有抗震性能好、自重轻、刚度大、结构适应性强等特点,从而使密肋壁板复合墙体得到进一步的推广应用.     

密肋复合墙结构极限位移值确定的研究

本文利用课题组前期进行的大量密肋复合墙板的试验数据,研究了墙板的"半退化多线型"恢复力模型,在此基础上修正现有的基于位移的抗震设计计算方法,提出适用于密肋复合墙结构的基于位移的极限性态位移目标的计算方法。将本方法应用于确定1/3比例密肋复合墙体结构的极限性态目标位移,并与试验结果进行比较。比较的结果说明本方法是满足工程使用要求的。     

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.     

密肋复合墙体轴压作用下受力及影响因素研究

以弹性地基梁理论为基础,提出密肋复合墙体在轴压作用下的简化力学模型,总结出求解此力学模型的计算方法,分析影响该复合墙体组件(外框柱、内肋柱和填充砌块)力分配关系的因素,并与试验结果进行对比。理论分析与试验结果表明:该力学模型的计算结果具有一定的精确度,适合作为密肋复合墙体在轴压作用下的计算模型,为密肋复合墙体结构在轴压及抗剪作用下力学分析的进一步完善提供了理论基础;各组件分配竖向荷载比例与多种因素有关,其中边框梁抗弯刚度和肋柱间距的影响最大,边框柱刚度变化的影响最小。     

中高层密肋复合墙体延性及轴压比限值研究

根据中高层密肋复合墙体结构的特点,提出了基于位移延性的设计方法。根据计算结果,分析了内墙板配混凝土率、内墙板纵向配筋率、边框柱截面高度及墙体高宽比对密肋复合墙体位移延性的影响,其中,配混凝土率、边框柱截面高度对位移延性的影响较大,纵向配筋率的影响较小。结合工程实际提出了中高层密肋复合墙体的轴压比限值,方便了该结构体系的工程应用。     

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。     

密肋复合墙体弹塑性宏模型研究

提出了以剪切变形为主的密肋复合墙体的弹塑性宏模型。宏模型由三根竖杆单元组成,分别模拟密肋复合墙体的墙板和边柱。宏模型以有限元为基础,但自由度比有限元模型少得多。在使用SAP 2000中的Link单元建立宏模型时,推导了Link单元的刚度矩阵,给出了相对转动中心高度的确定方法,并结合钢筋混凝土柱轴向恢复力模型和密肋复合墙体水平剪切恢复力模型,给出了Link单元塑性铰力-位移关系的计算公式。通过压、弯、剪复合作用下的密肋复合墙体的试验结果与计算结果比较表明,该计算模型原理清晰,具有较好的计算精度,适合于密肋壁板结构体系的非线性时程反应分析。     

框架-密肋复合墙体抗震性能试验研究

框架-密肋复合墙结构是由框架与框架-密肋复合墙体组成的一种新型双重抗侧力结构.利用试验方法对该结构体系主要受力构件--框架-密肋复合墙体的抗震性能开展研究.在已有相关研究工作基础上,对1/2比例RC框架-井字形复合墙体、SRC框架-井字形复合墙体和空框格框架进行低周反复荷载试验,分析框架-复合墙体的破坏过程和滞回曲线特...     

竖向荷载作用下框支密肋壁板结构墙梁受力性能分析

框支密肋壁板结构中的墙梁是该结构最重要的构件之一,它的设计安全与否关系到整个结构的经济性与安全性。利用 SUPER-SAP 有限元程序对一竖向荷载作用下的单跨框支密肋壁板结构墙梁进行了分析,初步探讨了框支密肋壁板结构墙梁在竖向荷载作用下的受力性能,并将该结构墙梁与框支砖砌体墙梁进行了对比分析,对该结构墙梁的设计提出了一些建议。     

型钢混凝土柱多目标优化设计方法研究

为探讨适用于组合结构构件的多目标优化设计方法,以型钢混凝土柱多目标优化设计为研究背景,在工程结构优化理论及组合结构设计理论的基础上,将优化目标设定为工程造价最小化和斜截面抗剪承载力最大化,采用线性加权法构造评价函数,通过调整加权系数来改变两个优化目标在优化中的重要程度,同时选择灵敏度较高的设计变量,综合考虑各种约束条件,给出了型钢混凝土柱多目标优化设计的数学模型,并借助复形法的优化思想,利用MATLAB编程求解有约束条件的非线性优化问题。优化设计实例表明,所采取的优化方法和优化思路对型钢混凝土柱优化设计是可行、有效的,可为组合结构构件的优化设计及工程应用提供参考。     

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。     

基于节能低碳的管网优化研究

应用全生命周期法分析供水管网不同管材组合的各阶段能耗,为兼顾经济性和低碳降耗,建立供水管网的能耗函数与管网经济性函数耦合组成多目标优化函数.采用C++平台智能遗传算法对供水管网多目标优化函数进行求解.最后以某城市局部区域的管网为实例进行模型实际应用,计算结果能够在保证经济性的基础上兼顾管网全生命周期的能耗以及管网的供水安全,较好地与实际相吻合.     

粮食侧压力作用下密肋复合墙板肋格单元数值模拟

在已有试验基础上,进行了基于内聚力模型的密肋复合墙板静力加载全过程有限元分析,研究了密肋复合墙板结构在粮食侧压力作用下的受力机理.结果表明:黏结界面开裂后,基于内聚力模型的密肋复合墙板在协同受力作用下表现出"拱"破坏形式;黏结界面损伤主要分布在跨中板底及板顶与边肋梁、柱接触区域,损伤及位移模拟结果与试验结果一致;基于内...     

新型复合墙体弹性抗侧刚度计算分析

本文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———密肋复合墙体的弹性抗侧刚度提出两种计算方法:面积等效法和复合材料法;同时,本文给出了墙体复合材料等效弹性板计算模型。理论分析与试验对比表明:一次面积等效法严格遵从抗弯等效原理,但等效后的墙体截面形状比较复杂,不适用于工程设计计算;二次面积等效法的计算过程相对简单,但等效后所得砌块矩形截面板的抗弯刚度并不等于密肋复合墙体的抗弯刚度,只是简单地按面积等效,缺乏理论依据;由双向纤维单层复合材料模型推导的墙体弹性抗侧刚度计算值与实测值吻合较好,说明该模型具有一定的理论依据和实用价值,可以满足实际工程计算需要。     

密肋复合墙体的弹塑性分析宏模型

通过对密肋复合墙体的受力性能、破坏模式的详细分析,结合低密肋复合墙体在低周反复荷载作用下的试验研究,提出了密肋复合墙体的弹塑性分析宏模型,并根据不同的破坏模式,对模型中的参数进行了分析确定。利用该模型,可以减少密肋复合墙体弹塑性分析的计算量,提高分析的精度,并为下一步进行密肋复合墙体结构的弹塑性分析提供依据。     

密肋复合墙体弹塑性力学模型研究

在前期的密肋复合墙体试验及理论研究的基础上,根据刚度等效的原理提出密肋复合墙体弹塑力学模型,采用该模型对密肋复合墙体进行了Pushover分析,所得结果与试验结果相近,验证了模型的实用性。     

砌块强度对密肋复合墙体抗震性能影响分析

密肋壁板结构是一种节能、抗震型建筑结构新体系,其主要受力构件--密肋复合墙体的抗震性能受多种因素的影响.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,对填充不同强度砌块的各个墙体在水平荷载和竖向荷载共同作用下承载力、变形性能进行了比较分析.文中表明了填充砌块与框格混凝土的相对强度对二者协同工作性能的影响,并对墙体设计中填充砌块的选择提出了合理化建议.     

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...