框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁受力性能及設(shè)計(jì)計(jì)算方法研究.pdf

1、密肋壁板結(jié)構(gòu)是一種節(jié)能、抗震的建筑結(jié)構(gòu)新體系。目前，對其在常規(guī)多層及高層房屋建筑中的理論與應(yīng)用研究已取得較好的階段性成果，但對該結(jié)構(gòu)體系在底部大空間房屋建筑中的研究尚處于空白。本文針對底部大空間框支密肋壁板結(jié)構(gòu)中最重要的承力構(gòu)件——框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁為研究對象，以其受力性能及設(shè)計(jì)計(jì)算方法研究為主線，就其受力機(jī)理、抗震性能及實(shí)用設(shè)計(jì)計(jì)算方法等進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究，主要研究內(nèi)容如下： 1.進(jìn)行了四榀大比例兩跨框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁模

2、型的偽靜力試驗(yàn)，研究了框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁在豎向荷載作用下的受力性能和組合作用，以及在豎向和水平荷載共同作用下的破壞過程及其破壞形態(tài)、承載能力、變形性能、滯回延性、抗倒塌能力等抗震性能，探討了墻梁跨長比、托梁高跨比及墻體開洞等因素對框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁受力性能的影響，并在破壞形態(tài)、承載力、變形、耗能諸方面與框支砌體結(jié)構(gòu)墻梁及框支剪力墻進(jìn)行了對比分析。 2.采用實(shí)體單元模擬混凝土及砌塊、桿單元模擬鋼筋，運(yùn)用等向強(qiáng)化模型與Willi

3、am-Warnke五參數(shù)破壞準(zhǔn)則建立了框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁的非線性有限元分析模型，利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了模型的合理性。通過豎向荷載作用下的非線性有限元分析，較為真實(shí)地模擬了框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁的應(yīng)力分布，以及墻梁跨長比、托梁高跨比、墻體開洞等因素對其應(yīng)力分布的影響，得到了豎向荷載在墻梁復(fù)合墻體中分配的比例關(guān)系。 3.通過豎向與水平荷載共同作用下的非線性有限元分析，較為真實(shí)、簡化地模擬了框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁內(nèi)力和變形發(fā)展的全過程，描述

4、了其裂縫的形成和擴(kuò)展以及破壞過程和極限承載力水平。 4.在試驗(yàn)研究及有限元分析的基礎(chǔ)上，研究了框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁的受力機(jī)理，并與框支砌體結(jié)構(gòu)墻梁進(jìn)行了對比分析，提出了框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁的理論計(jì)算模型。 5.考慮墻梁跨長比、托梁高跨比、墻體高跨比、底部框架柱的截面高度與其長度之比等因素，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過對計(jì)算結(jié)果的直觀分析和方差分析，對框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁中托梁內(nèi)力的影響因素進(jìn)行了顯著性分析，在此基礎(chǔ)上考察開洞位

5、置對托梁內(nèi)力的影響，通過回歸分析得到了考慮墻梁組合作用的托梁內(nèi)力系數(shù)；提出了框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁的設(shè)計(jì)計(jì)算簡圖，給出了框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁中托梁承載力的實(shí)用設(shè)計(jì)計(jì)算公式。 6.參考落地密肋復(fù)合墻體的水平抗剪承載力驗(yàn)算公式，結(jié)合框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁的試驗(yàn)研究及理論分析結(jié)果，給出了框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁中墻體的水平抗剪承載力驗(yàn)算公式。 7.結(jié)合試驗(yàn)研究及理論分析結(jié)果，提出了框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁在地震作用下可能發(fā)生的破壞模式，采

6、用抗震控制設(shè)計(jì)思想，提出了框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁的抗震構(gòu)造措施。結(jié)合高層密肋壁板結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，對高層框支密肋壁板結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換梁的若干問題進(jìn)行了探討。 本文的創(chuàng)新之處在于： 1.大比例框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁模型試驗(yàn) 首次進(jìn)行了大比例框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁的模型試驗(yàn)，通過試驗(yàn)較為系統(tǒng)地研究了墻梁在豎向荷載作用下的受力性能以及在豎向與水平荷載共同作用下的破壞形態(tài)、承載力、變形、滯回性能及抗倒塌能力等抗震性能，為密肋壁板結(jié)構(gòu)在底

7、部大空間房屋建筑中的應(yīng)用提供了可靠的依據(jù)。 2.框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁非線性數(shù)值模型的建立 首次建立了框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁的非線性有限元分析模型，通過非線性有限元分析較為真實(shí)地模擬了框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁的應(yīng)力分布及受力性態(tài)，為正確認(rèn)識墻梁的受力機(jī)理提供了更為詳實(shí)的數(shù)據(jù)信息。 3.框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁理論計(jì)算模型的提出 充分考慮密肋壁板結(jié)構(gòu)的獨(dú)特構(gòu)造，結(jié)合試驗(yàn)研究及理論分析，研究了框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁的受力機(jī)

8、理，建立了框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁的理論計(jì)算模型。 4.框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁中托梁實(shí)用設(shè)計(jì)計(jì)算公式的建立 采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，首次對框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁中托梁內(nèi)力的影響因素進(jìn)行了顯著性分析，并通過回歸分析給出了框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁中托梁承載力的實(shí)用設(shè)計(jì)計(jì)算公式。 5.框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁抗震構(gòu)造措施的提出 考慮框支密肋壁板結(jié)構(gòu)墻梁的受力特性，及其在地震作用下可能發(fā)生的破壞模式，運(yùn)用抗震控制設(shè)計(jì)思想，提出了框支密