宁夏生态移民住宅抗震性能及能源自维持特性研究

摘要

我国农村住宅多数为自建，抗震能力十分薄弱。近些年的汶川地震、玉树地震及雅安地震等数次破坏性大震都发生农村，建筑毁坏极为严重，造成大量人员伤亡和巨大财产损失。同时，我国农村建筑的节能发展落后，居住舒适性差，能源消耗十分巨大。因此，研究农村抗震节能一体化建筑对于提升结构安全性、解决农村能源消耗量大等问题都具有重要的战略意义。
　　和顺新村生态移民住宅是节能抗震一体建筑，是宁夏“十二五”生态移民示范点，也是我国新农村建设代表之一。生态移民住宅是经过统一规划和设计的，结构依据抗震规范进行抗震设计，设置抗震构造措施，满足“小震不坏，中震可修”的抗震设防标准；节能方面是在围护结构优化的基础上又最大化的利用当地的、天然的可再生能源来优化住宅能源结构及实现节能目的。
　　本课题组承担了“十二五”国家科技支撑计划课题（课题编号：2013BAL01 B04），和顺新村生态移民住宅为本课题组选定的示范点。本文依托课题对和顺新村生态移民住宅展开研究，分别采用 Ansys软件建立三维有限元实体模型和DesignBuilder软件建立热工分析模型，对其进行抗震性能及能源自维持特性的研究。具体研究工作如下：
　　（1）建立生态移民住宅三维实体模型，釆用分块兰索斯法对其进行模态分析，得到结构的频率和振型特征。结果表明，结构的基本周期和地震动的卓越周期相差很大，可以有效避免共振的不利现象；且结构纵向刚度略小于横向刚度，刚度差很小，不易激发扭转效应，结构平面布置合理。
　　（2）选择适合宁夏银川场地条件的三条地震波分别沿纵横向对结构进行罕遇地震作用下的时程分析，得到其位移及加速度响应。结果表明，山墙中部墙体是整个结构最薄弱的部位；结构在8度大震作用下达到中等破坏水平，结构局部进入塑性状态，局部墙体有明显的塑性变形，但远没有达到倒塌破坏的程度，抗震性能良好，满足“大震不倒”的抗震设防目标。
　　（3）采用能耗模拟软件建立生态移民住宅和普通农宅的热工数值模型进行对比，得到两种建筑的能耗情况。研究表明，围护结构采用节能措施的和顺新村生态移民住宅与普通农宅相比节能14.2％，在此基础上充分合理地利用当地的可再生能源，传统能源节能率达到69.6%。
　　（4）通过分析生态移民住宅的能耗模拟结果及其可再生能源利用情况，得到生态移民住宅的可再生能源利用占住宅总能耗的77.3%，远高于寒冷地区普通农宅36%的比例，表明生态移民住宅能源自维持特性较好。
　　（5）生态移民住宅单体住宅经过围护结构优化和可再生能源利用后，节能效果良好，分析结果表明整个和顺新村生态移民示范村每年共节约耗煤量约664.6吨，减少约1841kg二氧化碳的排放，生态效益良好。

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目录

1 绪论

1.1 研究背景及研究对象

1.2 国内外相关研究现状

1.3 本文研究意义及所做工作

2 宁夏生态移民概况

2.1 生态移民历史沿革

2.2 宁夏自治区“十二五”生态移民概况

2.3 和顺新村生态移民住宅概况

2.4 本章小结

3和顺新村生态移民住宅抗震性能分析

3.1 宁夏地震活动情况

3.2生态移民住房有限元模型的建立

3.3 模态分析

3.4 抗震性能分析

3.5 本章小结

4 生态移民住宅能源自维持特性研究

4.1农村住宅用能结构现状

4.2生态移民住宅能耗模拟分析

4.3 生态移民住宅能源自维持特性分析

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

个人简历及在校期间发表论文及研究成果

致谢