装配式复合墙板抗风及抗震性能试验研究

摘要

当前政府大力推动住宅产业化和可持续发展的深入，相继推出了一系列法规与政令。钢结构住宅作为“绿色建筑”，符合两方面的发展要求，获得了越来越多的认可。但目前，我国钢结构住宅的发展仍不健全，其中制约其发展的关键原因就是与钢结构住宅结构体系相配套的围护体系不完善。墙板作为围护构件，在结构设计中一般不考虑其受力，但在实际使用过程中，仍承受较大的风震荷载，这种影响不可忽略，所以，研究墙板的力学性能，对他的应用至关重要。近年来，国内外很多学者对装配式住宅墙板的力学性能进行了研究，这为后人提供了指导与思路。但现存的装配式混凝土墙板存在各种不足，针对目前情况，提出了一种新型复合墙板，解决了传统混凝土墙板厚度大、质量重的缺点，但是，对该板风荷载和地震荷载下的受力性能还缺乏研究。因此以该墙板作为主要研究对象，考察其工作性能，验证墙板可行性并提出设计建议就十分必要。 本文首先对国内常见装配式墙板进行调研，详细介绍了各种建筑墙体的物理性能，指出其优缺点和应用范围，并对墙体的选用提出建议。结果表明：我国装配式墙板已有一定的发展，但还是需要进一步的研究并完善相关指导标准。 完成了3榀足尺带墙板铰接框架拟静力试验。分析破坏机理，并绘制相关曲线分析其抗震性能。结果表明：试验过程中，连接部位产生的滑移推迟了墙板进入工作的时间，有助于减缓结构的破坏，于抗震有利；结构前期通过滑移适应层间位移，具有良好的变形能力；墙板体系的抗侧刚度并未对整体结构的受力产生过大影响；在加载位移较大时，在往复荷载作用下，结构具有可靠的承载能力。 通过对2块带连接件的钢筋混凝土复合保温外墙板的抗弯承载力试验，分析试验现象与破坏机理，绘制荷载位移曲线研究其工作性能。结果表明：墙板破坏时承载力远大于百米风荷载，具有可靠的承载能力；试验中连接件状态良好，该种连接方式可靠。 利用Abaqus有限元分析软件，建立模型，对墙板抗风性能进行分析计算，与试验结果比较验证。结果表明：墙板在1.81KPa及以下均布荷载作用下不会开裂且挠度值满足要求，故墙板适用于风荷载为1.81KPa及以下的高度；有限元分析结果和试验结果吻合较好，误差在一定范围内，模型与加载方式可靠。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景和意义

1.1.1 课题研究背景

1.1.2 课题研究意义

1.2 装配式外墙板研究现状

1.2.1 装配式外墙板国内外发展现状

1.2.2 装配式外墙板抗风性能研究现状

1.2.3 装配式外墙板抗震性能研究现状

1.3 本文研究内容

第2章 装配式钢结构建筑外墙体概述及比选

2.1 轻质板材类

2.1.1 单一材料墙板

2.1.2 复合墙板

2.1.3 金属复合板

2.2 砌块类

2.2.1 混凝土小型空心砌块

2.2.2 粉煤灰砌块

2.2.3 蒸压加气混凝土砌块

2.3 装配式外墙板比选

2.4 本章小结

第3章 钢筋混凝土保温复合外墙板拟静力试验研究

3.1 试验目的

3.2 试验设计

3.2.1 试验方案概述

3.2.2 试件设计

3.3 试验装置设计

3.4 加载方案与加载制度

3.5 试验装置与测点布置

3.5.1 位移计布置

3.5.2 钢框架应变片布置

3.5.3 墙板应变片布置

3.5.4 墙板内配筋应变片布置

3.6 材性试验

3.6.1 混凝土材性试验

3.6.2 钢材材性试验

3.6.3 钢筋材性试验

3.7 试验现象分析

3.7.1 KZ-SJ1试验现象分析

3.7.2 KZ-SJ2试验现象分析

3.7.3 KZ-SJ3试验现象分析

3.7.4 整体试验现象分析

3.8 试验结果分析

3.8.1 滞回曲线分析

3.8.2 骨架曲线分析

3.8.3 刚度退化分析

3.8.4 强度退化分析

3.8.5 体系耗能分析

3.9 本章小结

第4章 钢筋混凝土复合保温外墙板抗风性能试验研究

4.1 试验目的

4.2 试验方案

4.2.1 试件设计

4.2.2 加载方案

4.2.3 测点布置

4.2.4 加载制度及加载方案

4.3 试验现象及结果分析

4.3.1 试验现象及分析

4.3.2 荷载—位移曲线及分析

4.3.3 荷载—应变曲线及分析

4.4 本章小结

第5章 钢筋混凝土复合保温外墙板抗风性能有限元分析

5.1. 有限元模型的建立

5.1.1 单元选取

5.1.2 参数选取

5.1.3 整体建模

5.2 有限元结果分析

5.2.1 应力分析

5.2.2 跨中挠度分析

5.2.3 开裂分析

5.3 参数化分析

5.3.1 非肋内钢筋的影响

5.3.2 混凝土肋尺寸的影响

5.3.3 非肋处板厚的影响

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢