混凝土叠合承重墙结构的理论分析及应用研究

摘要

混凝土叠合承重墙结构体系是一种新型的节能建筑结构体系，具有良好的受力性能和广阔的应用前景。该结构体系墙体是采用内附保温层（聚苯板）的混凝土预制槽型板及L型板，通过现浇混凝土柱和梁连接成整体，具有整体性好，施工快，保温隔热性能好的特性。 课题组前期进行了混凝土叠合承重墙体低周反复试验和有限元的模拟分析得到：混凝土叠合承重墙结构体系中现浇梁柱形成隐形框架能很好地约束预制板，而预制板又能很好地支撑外部梁柱，两者协调工作，其在不同阶段可以采用不同的力学模型。弹性阶段—等效为整体工字型弹性板模型；弹塑性阶段-框架斜压杆模型；破坏阶段-密柱框架模型。 在课题组前期试验研究的基础上，本文对混凝土叠合承重墙体结构的承载力影响因素，抗震能力及在实际工程中应用进行了进一步的研究，主要内容和重要结论有： （1）通过非线性有限元分析从剪跨比、竖向压应力、边柱和梁的截面尺寸及配筋变化、预制板的宽度等不同参数探讨了墙体的受力性能，破坏模式及在地震作用下的薄弱环节，通在有限元分析的基础上推导了剪跨比和轴压比对墙体极限承载力的影响公式。 （2）在对静力弹塑性理论研究的基础上，从预制板等效为斜压杆入手建立了12层墙体的框架斜压杆模型。通过对该结构模型的静力弹塑性Pushover分析得到了该结构体系的基底剪力-顶点位移关系，结构的层间位移，墙体构件的破坏顺序，对墙体的抗震能力进行评估，为实际工程应用提出合理化建议。 （3）结合已有的相关研究成果，建立和完善混凝土叠合承重墙结构概念设计原则，墙体截面设计方法。通过一个具体的工程实例，对混凝土叠合承重墙结构的截面、配筋及连接构造提出了具体的要求，其中部分内容已被纳入《自保温混凝土房屋结构技术规程》（苏JG-T029-2008），为混凝土叠合承重墙结构设计理论与实际工程应用提供了科学依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 住宅体系新发展

1.2.1 混凝土新型住宅体系

1.2.2 砌体新型住宅体系

1.2.3 轻钢结构住宅体系

1.2.4 现有住宅结构体系存在的问题

1.3 研究课题的提出

1.3.1 混凝土叠合承重墙结构体系

1.3.2 课题研究目的和意义

1.3.3 课题研究的创新点

1.4 本文的研究内容

1.4.1 课题前期研究内容

1.4.2 本文研究内容

第二章 混凝土叠合承重墙非线性有限元分析

2.1 前言

2.2 混凝土叠合承重墙非线性有限元分析理论基础

2.2.1 墙体中不同材料的本构模型

2.2.2 单元模型

2.2.3 计算模型

2.2.4 荷载

2.2.5 求解策略

2.2.6 收敛准则

2.2.7 试验墙片的有限元分析结果与讨论

2.3 混凝土叠合承重墙体的非线性有限元分析

2.3.1 非线性有限元模型的选定

2.3.2 非线性有限元计算与结果

2.3.3 墙体的破坏形态

2.3.4 剪跨比的影响

2.3.5 端柱纵筋的影响

2.3.6 竖向压应力

2.3.7 端柱截面

2.3.8 预制板宽度

2.4. 本章小结

第三章 中高层混凝土叠合承重墙结构静力弹塑性分析

3.1 前言

3.2 混凝土叠合承重墙体的刚度分析及等效斜压杆模型计算

3.2.1 墙体力学模型

3.2.2 墙体弹性刚度

3.2.3 框架斜压杆模型

3.3 静力弹塑性分析Pushover理论基础

3.3.1 静力弹塑性Pushover分析方法的基本原理

3.3.2 静力弹塑性Pushover分析方法的基本假定

3.3.3 静力弹塑性Pushover分析方法的基本步骤

3.3.4 静力弹塑性Pushover分析方法理论及相应公式的推导

3.4 12层的框架斜压杆模型的静力弹塑性分析

3.4.1 计算模型

3.4.2 定义荷载工况

3.4.3 指定铰属性

3.4.4 需求谱的设定

3.5.5 静力弹塑性分析Pushover计算结果

3.5 本章小结

第四章 混凝土叠合承重墙结构体系实用设计方法

4.1 前言

4.2 设计原则

4.3 混凝土叠合承重墙结构概念设计

4.3.1 结构平面布置的对称性

4.3.2 竖向布置的均匀性

4.3.3 房屋适用的高度和高宽比

4.3.4 加强楼板的横隔作用

4.4 混凝土叠合承重墙结构计算分析

4.5 截面设计及构造

4.5.1 一般规定

4.5.2 截面设计基本假定

4.5.3 截面设计

4.5.4 墙体抗震设计思想

4.6 拟建工程简介

4.6.1 工程概况

4.6.2 抗震设防

4.6.3 结构计算

4.6.4 计算结果

4.6.5 叠合墙构造措施

4.7 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

致 谢