开洞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,通过对1/2模型开洞密肋复合墙体在水平单调荷载作用下的试验研究,并与标准未开洞密肋复合墙体进行对比分析,研究了开洞墙体的主要破坏特征;探讨开洞墙体的承载能力、刚度、变形能力、延性等受力性能;对开洞墙体进行钢筋应变分析;最后提出开洞复合墙体的刚度及受剪承载力的计算公式.试验及理论研究表明:开洞的密肋复合墙体的变形能力、延性好于标准不开洞密肋复合墙体,而刚度、承载力远远不及标准不开洞密肋复合墙体,设计时应加强外框柱和连梁的配筋以及墙板的竖向连接作用;钢筋应变分析表明外框柱、连梁对开洞墙体的受力性能贡献较大;提出的开洞墙体受剪承载力公式计算值比较接近试验值,适用于实际工程应用.     

密肋复合墙体稳定系数数值法分析及简化计算

利用有限元方法,以墙体高度、边框柱截面尺寸、肋柱及肋梁布置等作为主要变化参数,对密肋复合墙体在竖向荷载作用下平面内、出平面极限荷载及稳定系数等进行了有限元数值计算,对墙体的破坏特征、稳定系数的影响因素以及砌块对墙体的抗压贡献等进行了分析.通过对有限元计算结果数据的线性回归,给出了密肋复合墙体轴心受压承载力计算公式中稳定系数的简化计算公式,使复合墙体轴心受压承载力计算方法得到了进一步完善,其有限元计算结果可作为复合墙体结构设计的参考.     

密肋壁板结构计算模型及静力弹塑性反应分析

结合前期密肋复合墙体与密肋壁板结构的试验研究,将密肋复合墙体中砌块等效为均匀受力的斜压杆,推导出等效斜压杆的弹塑性应力-应变公式,提出在等效斜压杆中设置轴向塑性铰,由此建立密肋复合墙体的弹塑性计算模型;研究密肋复合墙体的弹塑性屈服机制;建立密肋壁板结构的弹塑性计算模型,并对结构进行静力弹塑性反应分析;最后提出密肋壁板结构抗震性能评估方法.理论分析和试验表明:采用等效斜压杆模型对密肋复合墙体进行分析能较好的反映墙体"三阶段"破坏特性;建立的结构弹塑性计算模型能较好地模拟密肋壁板结构的真实破坏过程,为结构的抗震性能评估及弹塑性动力反应分析提供简化的力学模型.     

密肋复合墙板恢复力模型研究

为了研究密肋复合墙板的恢复力模型特性,对9块模型墙板进行了周期反复荷载作用下受力性能的研究,介绍了墙板的破坏过程及滞回曲线的特点,根据骨架曲线以及刚度退化的分析,并利用反向加载时曲线指向最大值的规律,建立了复合墙的四线形恢复力模型,通过试验拟合及理论分析提出了骨架曲线中各特征参数点的计算方法,试验值与计算值吻合较好,说明该恢复力模型能够反应密肋复合曲线墙开裂-屈服-破坏的全过程,为密肋复合墙体结构进行弹塑性时程分析提供了依据.     

水平荷载下框架-密肋复合墙体的力法位移方程

目的 研究框架-密肋复合墙体的构造形式与受力特点及在水平荷载作用下其顶部位移的简化计算方法.方法 以框架与复合墙的并联机制为协同工作模型,以框架结构的位移计算方法为依据,考虑弹性状态中后期填充砌块开裂情况,根据材料力学和结构力学基本理论提出框架-复合墙体的力法位移方程,并利用型钢混凝土外框柱-密肋复合墙的试验结果对位移方程进行验证.结果 框架-复合墙体的力法位移方程与一般框架、混凝土墙位移方程有着良好的相容性;框架-复合墙体的剪切变形在总变形中所占比重较大,中高层框架-复合墙结构侧移曲线呈现明显的弯剪型特征.结论 提供了一种框架-密肋复合墙体位移计算方法,可供该结构体系的实际工程设计参考.     

框支密肋复合墙体拟静力试验研究

为研究底部大空间框支密肋复合墙结构的抗震性能,结合新型斜交肋格密肋复合墙板结构,进行2榀底部框架-剪力墙上部密肋复合墙体结构1/2比例模型拟静力试验.分析正交肋格和斜交肋格框支密肋复合墙体在低周反复荷载作用下的破坏过程、传力机理,探讨结构层间位移滞回特性,各构件钢筋的荷载-应变曲线,墙体的残余变形率.试验结果表明:框支密肋复合墙结构抗震性能优越,墙板独特的斜交式肋格构造形式有效提高结构的延性、变形性能,抗倒塌能力和可修复性.     

填充砌块对粮食荷载作用下密肋复合墙体受力性能的影响

密肋复合墙体是一种新型墙体结构,由于自重轻、抗震性能好、节能效果佳、产业化程度高、施工速度快等优点已经在民用建筑中得到广泛应用,将密肋复合墙体应用于平房仓的建设中既可以改善平房仓的抗震及保温性能,又可以减少原材料的损耗达到节能环保的效果。通过运用大型通用有限元分析软件ABAQUS建立密肋房式粮仓复合墙体模型,对墙体模型在粮食侧压力作用下的受力性能进行了非线性数值分析,针对填充砌块对粮食侧压力作用下密肋复合墙体抗弯刚度的作用,分别建立有砌块和无砌块墙体模型,通过改变填充砌块强度得出填充砌块对粮食侧压力作用下密肋复合墙体受力性能的影响,并得出了填充砌块对墙体的抗弯刚度有很大贡献的结论。因此计算粮食侧压力作用下密肋复合墙体的变形时应充分考虑填充砌块的作用。     

小高层密肋壁板结构复合墙体抗弯性能试验研究

通过两榀1/2比例两层两跨密肋复合墙体模型在竖向荷载、水平荷载及附加弯矩共同作用下的单调加载试验,模拟12层小高层结构中底层墙体的受力性能,着重从墙体的破坏过程、破坏模式、承载力、变形性能、钢筋应变分布以及抗弯刚度退化等方面进行较深入地研究分析.结果表明,底层墙体在压、弯、剪复合受力状态下,其破坏模式主要为弯曲型破坏,其延性及变形性能不及剪切型破坏墙体.为保证墙体具有较好的延性及变形能力,在设计中应确保边框柱与复合墙板之间的合理匹配.     

钢筋混凝土双向密肋楼盖的试验研究

通过对钢筋混凝土双向密肋楼盖在均布荷载作用下的试验，测出楼盖的实际承载能力、楼盖双向中线的各点挠度及楼盖在各级荷载作用下的最大裂缝宽度，并描出板底裂缝分布图形.钢筋混凝土双向密肋楼盖的破坏特点和受力性能进一步得到证实.实验结果表明， 钢筋混凝土双向密肋楼盖在均布荷载作用下，其极限平衡荷载理论计算值与实际试验结果十分相近.楼盖中心最大挠度理论计算值也满足正常使用极限状态的要求.     

带构造柱和圈梁的多层砌体结构在竖向荷载差下的力学性能

为研究带构造柱和圈梁的多层砌体结构在竖向差异荷载作用下的力学性能,对一个按1/4缩尺比例建造的六层试验墙体模型进行模型试验和非线性有限元分析,获得了模型墙体在竖向差异荷载作用下整体强度和变形的试验参数,以及墙体顶部的裂缝反应,并将模拟结果与试验结果进行了对比,结果比较吻合。同时,研究了均匀竖向差异荷载作用下不同因素如结构高度、构造柱间距、砌体弹性模量及抗剪强度等对多层砌体结构整体强度和变形的影响,提出了该种荷载作用下带构造柱墙体剪应力的计算公式,给出了竖向阻力系数工程推荐值。     

框支密肋壁板结构托梁内力计算

建立了框支密肋复合墙体墙梁的力学简化模型,并利用考虑水平摩阻力的弹性地基梁法进行托梁内力计算,同时应用有限元程序对算例进行数值对比分析。理论研究与计算分析表明：框支密肋复合墙体墙梁考虑墙体与托梁之间的界面剪力是必要的,否则不能充分体现托梁与墙体的组合工作性能,内力计算误差较大。     

密肋复合墙板框格与填充块相互作用机理研究

为了研究密肋复合墙板中框格与填充块间的相互作用机理,进行了5个框格单元的单调加载试验,讨论了框格单元的破坏过程及破坏特征,试验表明:填充块的作用可等效为铰接于框格的对角斜压杆.基于弹性地基梁理论提出了斜压杆等效宽度计算方法及强度、刚度的计算公式.计算表明:简化模型能够较好地模拟框格单元在弹性阶段的受力性能,为进行复合墙板的受力分析及设计提供理论基础.     

加气混凝土砌块置换加固受损密肋复合墙抗震性能试验研究

针对密肋复合墙的构造特点及在地震作用下"砌块-框格-外框"的破坏顺序,提出利用加气混凝土砌块置换墙体中破坏的砌块以恢复和提高受损密肋复合墙结构抗震性能的加固方法.对加固后的密肋复合墙进行了低周反复荷载试验,分析了墙体破坏过程和钢筋应变状况,重点研究了加固后复合墙的滞回曲线特点及承载力、刚度、延性等抗震性能,并与空框格框...     

底框-密肋复合板结构非线性有限元分析

针对底框—密肋复合板结构受力复杂的特点,为了探讨结构整体在地震中受力与变形全过程,本文采用IDARC有限元分析软件,依据Park三参数滞回退化规则,建立计算模型,通过对比分析结构滞回曲线计算值与试验值,结果表明曲线吻合良好,以验证模型的正确性,为该类结构计算分析提供参考。运用ANSYS模拟结构在弹塑性阶段的细部受力特征及加载过程的裂缝发展变化,与试验现象进行对比,进一步说明密肋复合板结构层层嵌套的构造形式使得整体结构抗震性能提高,并基于ANSYS有限元分析模型,探讨洞口尺寸和位置的改变对墙体抗震性能的影响。     

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.本文研究了密肋复合墙体多目标优化设计方法;提出了综合考虑墙体的安全性(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,并利用序列二次规划法(SQP)在Matlab软件系统上进行优化计算,同时给出了优化设计计算算例.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,具有一定的工程实用意义.     

密肋复合墙体的静力弹塑性分析

针对新型密肋壁板结构中的复合墙体建立了Push-over分析简化计算模型，采用Push-over分析方法，利用大型结构分析程序SAP2000n对复合墙体进行了罕遇地震作用下的计算，并与试验结果进行了比较．分析表明Push-over分析是对这种新型复合墙体进行弹塑性分析和性能评估的一种有效的方法，由于复合墙体独特的构造特点，使其承力构件（砌块、框格）能够分阶段释放地震能量，从而可有效提高结构的耗能能力和抗倒塌能力．