节能砌块隐形密框墙板受力性能及设计理论研究

论文摘要

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。

论文目录

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