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基于边缘约束构件变化的生态复合墙体抗震性能及承载力研究

作　者: 李健勋
导　师: 黄炜
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 中高层生态复合墙体边缘约束构件抗震性能受力特点和破坏特征软化拉-压杆模型受剪承载力
分类号: TU364
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着国家“十二五”规划的推进，社会城市化进程的步伐也进一步加快，城市规模不断扩大，用地紧张、住房短缺、基础设施滞后、环境污染等城市化问题集中涌现。以上问题使城市土地利用综合化、集约化势在必行，这就要求原有多层生态复合墙结构体系必须向中高层方向发展。中高层生态复合墙体对边缘约束构件要求更高，其原因是：中高层生态复合墙体边缘约束构件承受了弯矩引起的大部分轴力。如果设计不当，将使墙板的弯曲破坏先于剪切破坏，导致结构整体失效。因此保证边缘约束构件的延性和承载力对于整个中高层生态复合墙结构体系相当重要。本文通过试验研究、数值模拟和理论分析，基于中高层生态复合墙体边缘约束构件的变化来对中高层生态复合墙结构体系的抗震性能和承载力进行研究，提出基于边缘约束构件变化的中高层生态复合墙体的统一斜截面承载力公式，从而使中高层生态复合墙体这种新型结构体系运用到更广泛的领域。具体内容包括：（1）结合课题组前期3榀中高层生态复合墙体（不同边缘约束构件）的试验研究，对不同边缘约束构件的中高层生态复合墙体的承载力、滞回特性、延性、刚度退化等抗震性能进行对比分析。研究表明：由于砌块、肋格、边缘约束构件相互间的约束以及支撑作用，使墙体裂缝发展受到有效抑制，由于填充砌块的强度、弹性模量较混凝土低，使得复合墙体能够按照“砌块—框格—边缘约束构件”等构件依次发生破坏，形成三道抗震防线，充分发挥各构件的耗能能力，属于合理的破坏模式。（2）采用ABAQUS软件建立中高层生态复合墙体的数值模型，并对其进行静力弹塑性分析。研究表明：数值模拟结果与试验结果在荷载-位移曲线、钢筋骨架应力云图等方面吻合较好，说明数值模型具有一定的适用性和精确性，可以用于关键参数变化的中高层生态复合墙体数值扩展分析；开展基于关键参数变化的数值扩展分析，通过对中高层生态复合墙体水平荷载-顶点位移曲线的影响因素进行参数分析，获得边缘约束构件肢厚比、截面形式、轴压比对中高层生态复合墙体弹性刚度、承载力和位移延性的影响规律，为本文后面建立合理的中高层生态复合墙体斜截面承载力计算公式奠定坚实基础。（3）基于中高层生态复合墙体的受力特点及破坏特征，建立中高层生态复合墙体的软化拉-压杆模型；并根据软化拉-压杆模型及力的平衡条件，推导出中高层生态复合墙体的斜截面受剪极限承载力计算公式。研究表明：软化拉-压杆模型能够较好的反映中高层生态复合墙体的极限承载力特性，其计算值与数值分析值较为吻合，应用于不同受力状态下复合墙体的极限承载力验算较为合适。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
1 绪论  10-20
  1.1 研究目的及意义  10-12
  1.2 国内外研究现状和水平  12-19
    1.2.1 混合结构体系研究现状  12-13
    1.2.2 复合墙体抗震性能研究现状  13-15
    1.2.3 承载力研究现状  15-17
    1.2.4 课题组研究现状  17-19
  1.3 本文的主要研究内容  19-20
2 基于边缘约束构件变化的中高层生态复合墙体抗震性能对比分析  20-32
  2.1 试验简介  20-21
    2.1.1 试件设计  20-21
    2.1.2 加载方案  21
  2.2 试验结果及分析  21-29
    2.2.1 受力特点和破坏特征  21-25
    2.2.2 滞回曲线  25
    2.2.3 骨架曲线  25-26
    2.2.4 特征荷载及延性  26-28
    2.2.5 刚度退化  28-29
  2.3 本章小结  29-32
3 中高层生态复合墙体非线性数值分析  32-44
  3.1 概述  32
  3.2 中高层生态复合墙体数值模型的建立  32-38
    3.2.1 有限元单元类型的选取及材料模型  32-35
    3.2.2 单元接触处理及主从面选择  35
    3.2.3 计算步骤及收敛迭代简述  35-36
    3.2.4 中高层生态复合墙体数值模型验证  36-37
    3.2.5 内力分布规律  37-38
  3.3 中高层生态复合墙体抗震性能非线性数值分析  38-43
    3.3.1 试件设计  38-40
    3.3.2 加载方案  40
    3.3.3 计算结果对比分析  40-43
  3.4 本章小结  43-44
4 基于边缘约束构件变化的中高层生态复合墙体斜截面极限承载力研究  44-52
  4.1 引言  44
  4.2 中高层生态复合墙体斜截面简化计算模型及假定  44-51
    4.2.1 软化拉-压杆模型概述  44-45
    4.2.2 中高层生态复合墙体软化拉－压杆模型及其基本假定  45-49
    4.2.3 计算流程概述  49
    4.2.4 参数拟合  49-51
  4.3 本章小结  51-52
5 结论与展望  52-54
  5.1 主要研究内容及成果  52-53
  5.2 展望  53-54
致谢  54-55
参考文献  55-60
附录  60
  攻读硕士学位期间发表的论文  60
  攻读硕士学位期间参加的主要科研项目  60

基于边缘约束构件变化的生态复合墙体抗震性能及承载力研究

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