框支密肋壁板结构墙梁受力性能及设计计算方法研究

论文摘要

密肋壁板结构是一种节能、抗震的建筑结构新体系。目前,对其在常规多层及高层房屋建筑中的理论与应用研究已取得较好的阶段性成果,但对该结构体系在底部大空间房屋建筑中的研究尚处于空白。本文针对底部大空间框支密肋壁板结构中最重要的承力构件——框支密肋壁板结构墙梁为研究对象,以其受力性能及设计计算方法研究为主线,就其受力机理、抗震性能及实用设计计算方法等进行了较为详细的研究,主要研究内容如下: 1.进行了四榀大比例两跨框支密肋壁板结构墙梁模型的伪静力试验,研究了框支密肋壁板结构墙梁在竖向荷载作用下的受力性能和组合作用,以及在竖向和水平荷载共同作用下的破坏过程及其破坏形态、承载能力、变形性能、滞回延性、抗倒塌能力等抗震性能,探讨了墙梁跨长比、托梁高跨比及墙体开洞等因素对框支密肋壁板结构墙梁受力性能的影响,并在破坏形态、承载力、变形、耗能诸方面与框支砌体结构墙梁及框支剪力墙进行了对比分析。 2.采用实体单元模拟混凝土及砌块、杆单元模拟钢筋,运用等向强化模型与William—Warnke五参数破坏准则建立了框支密肋壁板结构墙梁的非线性有限元分析模型,利用试验数据验证了模型的合理性。通过竖向荷载作用下的非线性有限元分析,较为真实地模拟了框支密肋壁板结构墙梁的应力分布,以及墙梁跨长比、托梁高跨比、墙体开洞等因素对其应力分布的影响,得到了竖向荷载在墙梁复合墙体中分配的比例关系。 3.通过竖向与水平荷载共同作用下的非线性有限元分析,较为真实、简化地模拟了框支密肋壁板结构墙梁内力和变形发展的全过程,描述了其裂缝的形成和扩展以及破坏过程和极限承载力水平。 4.在试验研究及有限元分析的基础上,研究了框支密肋壁板结构墙梁的受力机理,并与框支砌体结构墙梁进行了对比分析,提出了框支密肋壁板结构墙梁的理论计算模型。 5.考虑墙梁跨长比、托梁高跨比、墙体高跨比、底部框架柱的截面高度与其长度之比等因素,采用正交试验设计,通过对计算结果的直观分析和方差分析,对框支密肋壁板结构墙梁中托梁内力的影响因素进行了显著性分析,在此基础上考察开洞位置对托梁内力的影响,通过

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 底部大空间房屋结构研究概况
• 1.2.1 底部框架─抗震墙砌体结构
• 1.2.2 底部框架─抗震墙组合砌体结构
• 1.2.3 框支剪力墙结构
• 1.3 框支密肋壁板结构的提出
• 1.3.1 密肋壁板结构研究概况
• 1.3.2 框支密肋壁板结构
• 1.4 相关研究概况
• 1.4.1 研究方法
• 1.4.2 墙梁结构设计计算方法的研究
• 1.5 本文的研究内容
• 2 框支密肋壁板结构墙梁试验研究
• 2.1 模型设计与制作
• 2.1.1 模型设计
• 2.1.2 试件制作
• 2.1.3 材料力学性能
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 试验装置及设备
• 2.2.2 加载制度
• 2.2.3 测试方案及测点布置
• 2.3 竖向荷载作用下试验结果分析
• 2.3.1 试验过程
• 2.3.2 钢筋应变分析
• 2.3.3 托梁挠度分析
• 2.4 水平荷载作用下墙梁抗震性能试验结果分析
• 2.4.1 破坏过程及破坏特征
• 2.4.2 抗震性能分析
• 2.4.3 与框支砖砌体墙梁及框支剪力墙对比分析
• 2.5 本章小结
• 3 竖向荷载作用下框支密肋壁板结构墙梁非线性有限元分析
• 3.1 框支密肋壁板结构墙梁非线性有限元理论基础
• 3.1.1 框支密肋壁板结构墙梁中材料的本构关系
• 3.1.2 框支密肋壁板结构墙梁非线性有限元分析中的关键问题处理
• 3.1.3 框支密肋壁板结构墙梁非线性有限元模型
• 3.2 竖向荷载作用下框支密肋壁板结构墙梁非线性有限元分析
• 3.2.1 试件KZML-1
• 3.2.2 试件KZML-2
• 3.2.3 试件KZML-3
• 3.2.4 试件KZML-4
• 3.3 本章小结
• 4 竖向与水平荷载共同作用下框支密肋壁板结构墙非线性有限元分析
• 4.1 竖向与水平荷载共同作用下非线性限元分析模型的相关处理
• 4.2 竖向与水平荷载共同作用下框支密肋壁板结构墙梁非线性分析
• 4.2.1 试件KZML-1
• 4.2.2 试件KZML-2
• 4.2.3 试件KZML-3
• 4.2.4 试件KZML-4
• 4.3 本章小结
• 5 框支密肋壁板结构墙梁计算模型研究
• 5.1 竖向荷载作用下框支密肋壁板结构墙梁的计算模型
• 5.1.1 竖向荷载作用下框支密肋壁板结构墙梁的受力机理
• 5.1.2 竖向荷载作用下框支密肋壁板结构墙梁的传力机制
• 5.2 竖向与水平荷载共同作用下框支密肋壁板结构墙梁的力学模型
• 5.2.1 竖向与水平荷载共同作用下框支密肋壁板结构墙梁的受力机理
• 5.2.2 竖向与水平荷载共同作用下框支密肋壁板结构墙梁的力学模型
• 5.3 本章小结
• 6 框支密肋壁板结构墙梁实用设计计算方法研究
• 6.1 考虑组合作用的框支密肋壁板结构墙梁中托梁内力系数分析
• 6.1.1 单跨框支密肋壁板结构墙梁中托梁内力系数分析
• 6.1.2 双跨框支密肋壁板结构墙梁中托梁内力系数分析
• 6.2 框支密肋壁板结构墙梁中托梁的实用设计计算方法
• 6.2.1 框支密肋壁板结构墙梁的计算简图及荷载
• 6.2.2 框支密肋壁板结构墙梁中托梁的承载力设计计算
• 6.3 框支密肋壁板结构墙梁中墙体的抗剪承载力验算
• 6.4 框支密肋壁板结构墙梁抗震构造措施
• 6.5 高层框支密肋壁板结构转换梁的若干探讨
• 6.6 本章小结
• 7 结论与展望
• 7.1 主要工作及结论
• 7.2 问题与展望
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表论文
• 攻读博士学位期间参加的主要科研项目
• 攻读博士学位期间科研获奖情况