自保温暗骨架承重墙结构抗震性能研究

摘要

在建筑节能的发展趋势下实心粘土砖逐渐退出建材市场，混凝土空心砌块得到广泛应用，特别在村镇建筑中占有越来越大的比重。由于砌块砌体自身材料复杂特性和使用范围多局限于村镇低层建筑，使其在理论研究、试验研究、数值分析等方面未得到应有的重视与关注，而在历次大震（汶川地震、玉树地震、芦山地震等）倒塌多为村镇建筑，造成严重人员伤亡和财产损失，甚至在小震作用下就能导致大灾;村镇建筑已成为我国抗震设防中最薄弱的环节之一。
　　本文从抗震节能一体化出发，深入研究暗骨架承重墙结构动力特性与抗震性能。首先从构件层次出发，数值分析暗骨架承重墙在剪压复合作用下抗剪性能与破坏模式，采用简化的分离式建模方法和可考虑组合块材之间接触界面粘结强度、损伤演化的内聚力界面模型与摩尔-库伦摩擦模型，对加载破坏全过程进行数值模拟。确定加载制度，优化选取迭代算法，并对影响抗剪性能与破坏模式的主要因素:墙体高宽比、顶部竖向荷载、砂浆强度等因素进行了探讨，与建筑震害、试验进行了比较、分析。位移云图与应力云图分析可知，本部分研究方法可较为精确反映承重墙裂缝的萌生、扩展、贯通整片墙体的全过程，数值分析结果与建筑震害吻合较好。其次，从子结构层次出发，结合非线性有限元软件基于刚性楼板假定分析探讨暗骨架承重墙子结构精细化模型建立方法、本构关系选取、载荷加载制度确定、损伤破坏分析等问题，针对典型开洞暗骨架承重墙子结构开展动力弹塑性分析，在验证模型的准确性基础上拓展分析影响开洞暗骨架承重墙子结构抗震性能主要因素，为后续整体结构的抗震性能研究提供基础。再次，从暗骨架承重墙结构整体动力特性与抗震性能出发，采用超低频测振仪开展了脉动法测试实际工程的结构振动特性，测试结构第一自振周期位于设计反应谱上升段，而非平台段，与多层框架结构和高层柔性结构振动周期存在显著差异;通过建立三维精细化模型进行模态分析，数值分析结果与脉动法试验测试结果误差较小，且振型相似;在此基础之上拓展分析，讨论芯柱、水平条带组成的钢筋混凝土暗骨架布置形式对结构振动特性影响;并进行了反应谱分析、动力弹塑性分析，研究了暗骨架承重墙结构损伤破坏模式。最后，在上述研究基础之上，优化数值分析方法，建立不同约束条件下多层暗骨架承重墙结构的分层壳单元数值模型，进行模态提取以了解结构的振动特性;采用在损伤力学发展而来的混凝土损伤塑性模型，输入地震动进行动力弹塑性分析，分析了钢筋混凝土暗骨架布置形式、地震动强度、多维地震动等因素对结构响应的影响，并进行了静力弹塑性分析，与动力弹塑性分析结构破坏模式进行了对比分析。