不同内填材料的生态复合墙结构地震反应分析

摘要

生态复合墙结构作为一种生态环保、节能抗震、施工方便、经济实用的住宅结构新体系,是密肋复合墙结构体系的延续,其内填材料可根据当地生态材料的要求按因地制宜、就地取材原则选用,研究和应用适用于不同地区的适宜性生态复合墙结构,对加速传统建筑业技术进步和产业化升级将产生重要作用。本文主要基于课题组前期的研究成果,以新材料与新结构的结合为研究特色,以理论分析、数值模拟与解析计算的紧密结合为研究手段,采用SAP2000有限元分析软件来模拟生态复合墙结构的刚架-复合弹性板力学模型,对内填不同生态材料的复合墙结构在弹性阶段的地震反应进行对比分析。主要研究内容与成果包括:
　　(1)对五种内填生态材料作了较为详尽的概述,具体阐述了它们的主要制备工艺流程、受力破坏特征、单轴本构受压模型及优缺点等;基于统一强度理论,建立了五种内填生态材料的屈服准则及其多轴弹塑性本构关系,推导出各自的硬化函数;最后利用前期所编制的基于统一强度理论的ABAQUS子程序UMAT,对内填不同生态材料的复合墙体进行了非线性数值对比分析,得出它们的P-Δ曲线。
　　(2)采用SAP2000有限元分析软件建立课题组前期提出的生态复合墙结构刚架-复合弹性板力学模型,对课题组前期1/10比例10层振动台试验模型进行弹性阶段的动力反应分析;推导了生态复合墙结构的自振周期及阵型函数等动力特性的解析公式,并与试验值、数值解进行对比分析。结果表明:解析公式的计算值与试验值、数值解吻合较好,说明该计算公式可用于生态复合墙结构的动力特性计算。
　　(3)利用该有限元力学模型,对已建成的某工程实例作分析研究,对比分析不同内填材料的生态复合墙结构在弹性地震反应作用下的位移、加速度等性能指标。分析结果表明:在三种地震波作用下,五种不同内填材料的楼层总体侧移趋势是一致的;内填草砖时,结构的侧移最大;内填加气块时,在TAFT波作用下的顶层加速度最大;三条时程曲线计算所得的最大结构基底反力与振型分解反应谱法计算所得结构基底反力的比值都不小于0.8。换填不同的材料后虽对整体结构有较大的影响,但均能满足我国现行抗震规范的要求,说明可以作为生态复合墙结构在小震下抗震设计的理论依据。

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1 绪 论

1.1 引言

1.2 课题相关内容研究现状

1.3 本文主要研究内容

2 基于统一强度理论的生态复合墙结构内填材料

2.1 五种生态内填砌块的简介及制备工艺

2.2 基本力学性能及单轴受压本构模型

2.3 基于统一强度理论的生态砌块屈服准则及多轴弹塑性本构关系

2.4 本章小结

3 生态复合墙结构简化数值模型研究

3.1 刚架-复合弹性板力学模型的建立

3.2 简化数值模型的验证

3.3 生态复合墙结构动力特性研究

3.4 本章小结

4 内填不同生态材料复合墙结构弹性地震反应对比分析

4.1 不同生态材料性能指标

4.2 内填不同生态材料复合墙结构弹性反应对比分析

4.3 生态复合墙结构内填材料的性能要求

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间参加的主要科研项目