【博士】?；⒅橛谰眯员貕δ?fù)合剪力墻結(jié)構(gòu)體系研究

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　　【學(xué)位年度】2008　　【摘要】　　 ?；⒅橛谰眯员貕δ?fù)合剪力墻體系是適應(yīng)我國(guó)在住宅建筑中大力開(kāi)展建筑節(jié)能、發(fā)展綠色建材、推進(jìn)墻體革新的新形勢(shì)而提出的新型建筑節(jié)能結(jié)構(gòu)體系。其研究初衷就是要徹底取代磚混結(jié)構(gòu)，使我國(guó)的住宅達(dá)到節(jié)能省地。本體系復(fù)合剪力墻采用?；⒅楸仄鰤K為墻模，將墻模對(duì)孔錯(cuò)縫砌筑，構(gòu)成現(xiàn)澆墻體的模板，在模內(nèi)形成空腔。墻模內(nèi)部配置水平及豎向鋼筋網(wǎng)片，沿墻模上部空腔灌注自密實(shí)混凝土，墻模與混凝土形成復(fù)合剪力墻，作為體系的承重和抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。沿內(nèi)外墻上部設(shè)置封閉式圈梁，樓板和屋蓋采用現(xiàn)澆或裝配整體式結(jié)構(gòu)，構(gòu)成墻體保溫與結(jié)構(gòu)一體化的完整體系。作為一種自保溫體系，?；⒅橛谰眯詨δ?fù)合剪力墻體系是總結(jié)了國(guó)外的模板保溫、免拆模板現(xiàn)澆承重墻和混凝土小型空心砌塊承重墻等體系的成功經(jīng)驗(yàn)，取其科學(xué)合理核心，與我國(guó)現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)做法相結(jié)合而形成的。該體系的特點(diǎn)表現(xiàn)在:實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)體系與保溫隔熱技術(shù)結(jié)合，結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中完成墻體保溫施工；墻體保溫性能好，顯著高于現(xiàn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求；結(jié)構(gòu)體系為帶縫剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)變形能力強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)抗震結(jié)構(gòu)控制；體系在提高住宅適用性、安全性、耐久性、舒適性等住宅品質(zhì)的同時(shí)，還帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。該體系適用于多層或中高層住宅建筑或縱橫墻較多的公共建筑，可以用于抗震和非抗震地區(qū)，并可滿(mǎn)足不同氣候區(qū)的保溫、隔熱需要，符合我國(guó)節(jié)約土地、節(jié)約能源、節(jié)約用水和節(jié)約材料的“四節(jié)"可持續(xù)發(fā)展需要。本論文對(duì)?；⒅橛谰眯员貕δ?fù)合剪力墻體系進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，論文的工作包括技術(shù)可行性研究、力學(xué)性能研究及經(jīng)濟(jì)性綜合評(píng)價(jià)三個(gè)方面。技術(shù)可行性研究?jī)?nèi)容主要包括材料研制及墻模設(shè)計(jì)；力學(xué)性能研究包括復(fù)合剪力墻墻片的抗震性能研究及本體系試驗(yàn)樓模型的抗震動(dòng)力分析；經(jīng)濟(jì)性綜合評(píng)價(jià)包括評(píng)價(jià)模型的建立及綜合評(píng)價(jià)實(shí)例。具體的研究工作主要包括: 1.根據(jù)墻模的功能特點(diǎn)、有關(guān)規(guī)范規(guī)程要求及工程應(yīng)用條件確定墻模特征及性能要求，在此基礎(chǔ)上選擇合適的原材料，通過(guò)理論分析和試驗(yàn)研究，研制出墻模適用的節(jié)能環(huán)保型無(wú)機(jī)保溫材料，為墻模設(shè)計(jì)提供依據(jù)。其后結(jié)合數(shù)值模擬、熱工計(jì)算結(jié)果及試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)墻模進(jìn)行設(shè)計(jì)。計(jì)算及試驗(yàn)樓施工實(shí)踐均表明:該墻模作為外墻保溫結(jié)構(gòu)，能夠滿(mǎn)足國(guó)家最高的節(jié)能65％標(biāo)準(zhǔn)要求；同時(shí)作為墻體模板，保溫墻模具有良好的抗彎性能和抗變形能力，能滿(mǎn)足《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》中對(duì)模板的強(qiáng)度和剛度要求。 2.墻片抗震性能試驗(yàn)研究及分析方面，進(jìn)行了復(fù)合剪力墻軸心受壓性能試驗(yàn)研究和有限元模擬，分析了其承載力和破壞過(guò)程。結(jié)果表明:在軸向壓力作用下，復(fù)合剪力墻試件承載能力與普通剪力墻承載能力接近；試件出現(xiàn)延時(shí)破壞，破壞位置在墻模肋部周?chē)?，與設(shè)計(jì)破壞模式一致；試件平面外穩(wěn)定性良好；在試驗(yàn)過(guò)程中，永久性墻模與帶縫剪力墻始終共同受力，具有良好的協(xié)同工作性能。 3.在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，運(yùn)用有限元分析程序ANSYS對(duì)該體系剪力墻進(jìn)行非線(xiàn)性分析，研究帶縫剪力墻構(gòu)件的抗震性能，并與普通剪力墻對(duì)比。系統(tǒng)分析了帶縫剪力墻在破壞模式、應(yīng)力應(yīng)變特點(diǎn)、剛度及延性等方面的特點(diǎn)和規(guī)律。分析結(jié)果表明:保溫墻模帶縫剪力墻構(gòu)件在彈性階段具有足夠的強(qiáng)度和剛度，可以滿(mǎn)足抗震設(shè)防第一水準(zhǔn)要求，其承載力可以參照現(xiàn)有剪力墻計(jì)算公式計(jì)算；帶縫剪力墻構(gòu)件開(kāi)裂后，墻模預(yù)設(shè)豎縫對(duì)墻體整體性能影響較大，改變了墻體的破壞形態(tài)，降低了結(jié)構(gòu)的剛度；同時(shí)提高了結(jié)構(gòu)的延性，增大其耗能能力，而構(gòu)件的剛度退化現(xiàn)象也沒(méi)有發(fā)生突變，性能穩(wěn)定，使結(jié)構(gòu)具有剛度小、阻尼高、延性好和耗能能力強(qiáng)的特點(diǎn)，滿(mǎn)足在多遇地震下的抗震設(shè)防要求。其后根據(jù)正交試驗(yàn)原理，研究了軸壓比、剪跨比、墻厚、配筋率及組合柱等因素對(duì)帶縫墻的承載力及破壞形態(tài)、變形能力等抗震性能的影響。 4.通過(guò)建立符合實(shí)際工作情況的三維空間有限元模型，對(duì)該結(jié)構(gòu)體系試驗(yàn)樓模型進(jìn)行了模態(tài)分析、振型分解反應(yīng)譜分析及時(shí)程分析。分析表明該體系自重輕，受力變形較小，抗震性能好。帶縫剪力墻與普通剪力墻的變形基本相同，層剪力、層位移較接近，在結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)時(shí)，帶縫剪力墻結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化為普通剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行截面設(shè)計(jì)與配筋；帶縫剪力墻應(yīng)力較大值發(fā)生在試驗(yàn)樓墻模的隔板周?chē)?，即剪力墻體系開(kāi)縫周?chē)鸀榻Y(jié)構(gòu)薄弱部位，分布較為分散，符合墻模設(shè)計(jì)時(shí)提出的“限定地震破壞形式”的構(gòu)想。 5.運(yùn)用系統(tǒng)工程、價(jià)值工程、全壽命周期評(píng)價(jià)及層次分析法等理論和方法，構(gòu)建了該體系的性能評(píng)定指標(biāo)體系，確定了性能的量化評(píng)價(jià)方法。并根據(jù)節(jié)能建筑實(shí)際建立了住宅全壽命周期成本計(jì)算數(shù)學(xué)模型。在確定了住宅性能及成本的基礎(chǔ)上，建立了住宅價(jià)值工程測(cè)評(píng)體系。運(yùn)用本文建立的住宅價(jià)值工程測(cè)評(píng)體系，進(jìn)行住宅的經(jīng)濟(jì)效果綜合評(píng)價(jià)。經(jīng)濟(jì)性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明:該體系的性能成本比(價(jià)值)顯著高于外墻采用有機(jī)保溫材料的剪力墻體系及磚混結(jié)構(gòu)體系，其綜合經(jīng)濟(jì)效益是最優(yōu)的。　　共209頁(yè)

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