框支密肋壁板結構墻梁受力性能及設計計算方法研究.pdf

1、密肋壁板結構是一種節(jié)能、抗震的建筑結構新體系。目前，對其在常規(guī)多層及高層房屋建筑中的理論與應用研究已取得較好的階段性成果，但對該結構體系在底部大空間房屋建筑中的研究尚處于空白。本文針對底部大空間框支密肋壁板結構中最重要的承力構件——框支密肋壁板結構墻梁為研究對象，以其受力性能及設計計算方法研究為主線，就其受力機理、抗震性能及實用設計計算方法等進行了較為詳細的研究，主要研究內容如下： 1.進行了四榀大比例兩跨框支密肋壁板結構墻梁模

2、型的偽靜力試驗，研究了框支密肋壁板結構墻梁在豎向荷載作用下的受力性能和組合作用，以及在豎向和水平荷載共同作用下的破壞過程及其破壞形態(tài)、承載能力、變形性能、滯回延性、抗倒塌能力等抗震性能，探討了墻梁跨長比、托梁高跨比及墻體開洞等因素對框支密肋壁板結構墻梁受力性能的影響，并在破壞形態(tài)、承載力、變形、耗能諸方面與框支砌體結構墻梁及框支剪力墻進行了對比分析。 2.采用實體單元模擬混凝土及砌塊、桿單元模擬鋼筋，運用等向強化模型與Willi

3、am-Warnke五參數(shù)破壞準則建立了框支密肋壁板結構墻梁的非線性有限元分析模型，利用試驗數(shù)據(jù)驗證了模型的合理性。通過豎向荷載作用下的非線性有限元分析，較為真實地模擬了框支密肋壁板結構墻梁的應力分布，以及墻梁跨長比、托梁高跨比、墻體開洞等因素對其應力分布的影響，得到了豎向荷載在墻梁復合墻體中分配的比例關系。 3.通過豎向與水平荷載共同作用下的非線性有限元分析，較為真實、簡化地模擬了框支密肋壁板結構墻梁內力和變形發(fā)展的全過程，描述

4、了其裂縫的形成和擴展以及破壞過程和極限承載力水平。 4.在試驗研究及有限元分析的基礎上，研究了框支密肋壁板結構墻梁的受力機理，并與框支砌體結構墻梁進行了對比分析，提出了框支密肋壁板結構墻梁的理論計算模型。 5.考慮墻梁跨長比、托梁高跨比、墻體高跨比、底部框架柱的截面高度與其長度之比等因素，采用正交試驗設計，通過對計算結果的直觀分析和方差分析，對框支密肋壁板結構墻梁中托梁內力的影響因素進行了顯著性分析，在此基礎上考察開洞位

5、置對托梁內力的影響，通過回歸分析得到了考慮墻梁組合作用的托梁內力系數(shù)；提出了框支密肋壁板結構墻梁的設計計算簡圖，給出了框支密肋壁板結構墻梁中托梁承載力的實用設計計算公式。 6.參考落地密肋復合墻體的水平抗剪承載力驗算公式，結合框支密肋壁板結構墻梁的試驗研究及理論分析結果，給出了框支密肋壁板結構墻梁中墻體的水平抗剪承載力驗算公式。 7.結合試驗研究及理論分析結果，提出了框支密肋壁板結構墻梁在地震作用下可能發(fā)生的破壞模式，采

6、用抗震控制設計思想，提出了框支密肋壁板結構墻梁的抗震構造措施。結合高層密肋壁板結構的受力特點，對高層框支密肋壁板結構轉換梁的若干問題進行了探討。 本文的創(chuàng)新之處在于： 1.大比例框支密肋壁板結構墻梁模型試驗 首次進行了大比例框支密肋壁板結構墻梁的模型試驗，通過試驗較為系統(tǒng)地研究了墻梁在豎向荷載作用下的受力性能以及在豎向與水平荷載共同作用下的破壞形態(tài)、承載力、變形、滯回性能及抗倒塌能力等抗震性能，為密肋壁板結構在底

7、部大空間房屋建筑中的應用提供了可靠的依據(jù)。 2.框支密肋壁板結構墻梁非線性數(shù)值模型的建立 首次建立了框支密肋壁板結構墻梁的非線性有限元分析模型，通過非線性有限元分析較為真實地模擬了框支密肋壁板結構墻梁的應力分布及受力性態(tài)，為正確認識墻梁的受力機理提供了更為詳實的數(shù)據(jù)信息。 3.框支密肋壁板結構墻梁理論計算模型的提出 充分考慮密肋壁板結構的獨特構造，結合試驗研究及理論分析，研究了框支密肋壁板結構墻梁的受力機

8、理，建立了框支密肋壁板結構墻梁的理論計算模型。 4.框支密肋壁板結構墻梁中托梁實用設計計算公式的建立 采用正交試驗設計，首次對框支密肋壁板結構墻梁中托梁內力的影響因素進行了顯著性分析，并通過回歸分析給出了框支密肋壁板結構墻梁中托梁承載力的實用設計計算公式。 5.框支密肋壁板結構墻梁抗震構造措施的提出 考慮框支密肋壁板結構墻梁的受力特性，及其在地震作用下可能發(fā)生的破壞模式，運用抗震控制設計思想，提出了框支密