节能砌块隐形密框墙板受力性能及设计理论研究

【摘要】： 节能砌块隐形密框结构是一种新型结构体系,其特点是轻质、高强、节能、抗震。作为该结构的核心构件,节能砌块隐形密框墙板的性能将决定整体结构性能的优劣,因此对其进行系统的理论研究是十分必要的。 本文在前人研究的基础上,根据节能砌块隐形密框墙板的试验结果,参考相关的文献资料,主要做了以下五方面的工作: (1)对节能砌块隐形密框墙板试验过程进行了简要的论述,分析了墙板变形能力以及主要的破坏模式; (2)在试验结果的基础上,选择合理的单元类型和材料模型,应用ANSYS软件,对节能砌块隐形密框墙板建立有限元模型,进行非线性分析。将分析结果与试验结果相比较,证明该有限元模型是合理的; (3)通过已验证的有限元模型探讨影响节能砌块隐形密框墙板水平承载力的重要因素。对墙板的剪跨比、轴压比和配筋量等影响因素做了进一步的分析; (4)分别从独立的砌块单元与框格单元,到整体的节能砌块与隐形密框间相互作用进行研究,分析了二者共同受力的机理以及对结构整体的影响。以此为基础,提出节能砌块隐形密框墙板的简化力学模型,并用该模型对墙板试件进行了计算,结果与试验结果吻合较好,说明该模型适用于节能砌块隐形密框墙板的设计; (5)参照相似的结构体系,如配筋砌体剪力墙、框架—剪力墙结构等,根据现行规范,对节能砌块隐形密框结构在结构布置、抗震等级等方面进行了概念设计。并提出了墙板的设计方法,作为工程设计参考。 【关键词】：节能砌块隐形密框墙板 非线性分析 受力性能 简化力学模型 设计理论
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TU364
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 1 绪论11-18
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.1.1 研究背景11
• 1.1.2 研究意义11-12
• 1.2 新型结构的发展及应用12-14
• 1.2.1 国内12-13
• 1.2.2 国外13-14
• 1.3 节能砌块隐形密框结构体系的构成及特点14-15
• 1.4 相关的理论研究15-17
• 1.4.1 砌体结构有限元应用15-16
• 1.4.2 剪力墙结构的力学模型16-17
• 1.5 本文研究内容17-18
• 2 试验介绍18-27
• 2.1 试件设计与制作18-20
• 2.1.1 试件的设计18
• 2.1.2 材料性能18-20
• 2.1.3 相似关系20
• 2.2 加载方案及加载装置20-21
• 2.3 主要试验现象及结果分析21-27
• 2.3.1 墙板破坏过程21-25
• 2.3.2 破坏模式分析25-26
• 2.3.3 试验结果整理26-27
• 3 非线性有限元分析27-49
• 3.1 引言27
• 3.2 非线性有限元分析理论基础27-37
• 3.2.1 有限元模型的选择27-28
• 3.2.2 混凝土的本构关系28-34
• 3.2.3 加气混凝土节能砌块的本构模型34-35
• 3.2.4 钢筋的本构关系35
• 3.2.5 墙体裂缝的处理35
• 3.2.6 非线性求解方法35-37
• 3.2.7 收敛判据37
• 3.3 节能砌块隐形密框墙板有限元分析37-40
• 3.3.1 单元的选择38
• 3.3.2 单元的划分及连接38-39
• 3.3.3 计算参数设置39-40
• 3.3.4 边界条件及加载40
• 3.3.5 求解方法及收敛准则40
• 3.4 结果的对比与分析40-49
• 3.4.1 骨架曲线的对比分析40-43
• 3.4.2 裂缝发展过程分析43-47
• 3.4.3 钢筋的应变分析47-48
• 3.4.4 有限元计算程序的验证48-49
• 4 受力性能理论分析49-64
• 4.1 墙板受力性能主要影响因素49-57
• 4.1.1 剪跨比（高宽比）的影响49-52
• 4.1.2 轴压比的影响52-54
• 4.1.3 隐形密框配筋影响54-56
• 4.1.4 小结56-57
• 4.2 框格单元与节能砌块受力分析57-62
• 4.2.1 框格单元的受力性能57-58
• 4.2.2 节能砌块受力分析58-59
• 4.2.3 框格单元与节能砌块相互作用59-62
• 4.3 隐形密框与节能砌块相互作用机理62-64
• 5 简化力学模型64-76
• 5.1 填充框架简化计算模型64-66
• 5.2 节能砌块隐形密框墙板简化力学模型66-76
• 5.2.1 等效过程66-69
• 5.2.2 斜压杆墙板模型抗侧刚度69-74
• 5.2.3 算例74-76
• 6 设计理论研究76-86
• 6.1 节能砌块隐形密框结构概念设计76-82
• 6.1.1 结构适用高度以及高宽比76-77
• 6.1.2 结构平面及竖向布置原则77-79
• 6.1.3 楼盖和墙板的布置79
• 6.1.4 结构简化计算模型79-80
• 6.1.5 结构破坏机理与延性耗能80-81
• 6.1.6 水平位移限值81
• 6.1.7 抗震等级81-82
• 6.2 节能砌块隐形密框墙板设计82-86
• 6.2.1 节能砌块设计82
• 6.2.2 隐形密框设计82-83
• 6.2.3 墙板斜截面受剪计算83-86
• 7 结论、建议与展望86-88
• 7.1 结论86-87
• 7.2 建议与展望87-88
• 参考文献88-91
• 致谢91

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