框支密肋复合墙结构地震易损性研究

地震易损性分析通过概率计算建立地震强度和结构损伤之间的关系,可以实现结构地震风险预测和评估。为了对框支密肋复合墙结构在不同地震强度下的抗震能力进行评估,该文采用OpenSEES有限元软件,选用密肋复合墙的刚架-等效斜撑简化模型,建立结构整体分析模型,基于增量动力时程分析(IDA)和易损性分析,研究不同参数的变化对结构抗震性能的影响。结果表明:转换层刚度比的变化对结构性能影响显著,结构竖向布置均匀对抗震有利,建议8度区框支密肋复合墙结构的刚度比取值为1.0~2.5;肋柱数量、砌块强度的变化可对结构的抗震性能产生影响,应合理选择;混凝土强度等级对结构的抗震性能影响较大,在实际应用中应在满足规范要求的前提下选择较大的混凝土强度等级。

装配式复合墙结构体系干式连接件传热模拟分析

为探究不同干式连接件对装配式复合墙结构体系墙板的热工影响,利用Autodesk CFD软件中的传热分析模块对两种干式连接件进行有限元传热模拟分析。结果表明在无保温情况下,盒式连接墙板在连接部位会产生热桥效应,其内表面温度显著低于墙板其他部位,盒式连接件的线传热系数达0.335 W/(m^(2)·K);软钢板连接墙板在连接部位同样会产生热桥效应,但影响程度不及盒式连接件。通过模拟分析在不同保温层厚度的情况下盒式连接件部位的内表面温度变化得出:外覆保温层可显著降低盒式连接件的热桥效应,当采用厚度为100 mm的EPS保温层时,盒式连接件内表面温度为16.41℃,与墙板内加气混凝土砌块的温差缩小至0.76℃,盒式连接件的线传热系数也下降至0.004 W/(m^(2)·K),此时盒式连接件对墙板主体部位热工性能几乎无影响。

新型装配式复合墙结构民居模块化设计研究——以陕西地区为例

新型装配式复合墙结构(New-type Precast Composite Wall structure,简称PCW结构)相对于传统现浇结构具有施工过程更快、更安全、质量更稳定、现场所需工人更少、结构稳定性和抗震性良好等优点,适用于新农村民居的建设。但在实际推广的过程中,由于缺乏配套的设计方法,导致成品住宅在空间上存在一些问题,在制造上也难以实现大规模定制以降低成本。针对这种情况,在民居设计中采用模块化思想,明确模块化系统的结构和层次,建立清晰的模块化体系;确定模块生成的原则,建立模块库;根据设计和市场要求,形成基础产品库,再基于多样化设计方法和模块库更新方法,形成模块化系统的使用方法。3个步骤详细探讨了模块化系统设计的步骤和原则,提出了一套可以发挥PCW结构体系优势,针对陕西地区的村镇民居模块化设计系统。设计系统缩短了村镇民居的设计周期,提高了标准化程度,保证了设计质量,实现了设计的多样化,为装配式房屋的平面设计提供了一种新思路。

框架-密肋复合墙结构新体系研究

结合密肋复合墙结构的研究成果和框架结构抗震性能的发展趋势,提出一类新型结构体系:框架-密肋复合墙结构体系。简要介绍了密肋复合墙结构受力特点,阐述了将密肋复合墙引入框架结构的重要意义,即增强大震下框架结构的抗震能力,扩展密肋复合墙结构在工业与民用建筑中的应用范围,以及丰富多高层框架结构整体加固方法等。根据外框架类型和密肋墙对抗侧刚度贡献机制的不同,对框架-密肋复合墙结构进行了分类,详细介绍了正在进行研究的几种结构形式,并指出现阶段框架-密肋复合墙结构的研究内容和方向。

水平荷载作用下密肋复合墙结构的变形计算

密肋复合墙结构是近年来应用在住宅领域中的一种新型建筑结构体系,目前关于地震作用下密肋复合墙结构的变形计算方法尚不完善,采用等效剪力墙结构模型不能同时考虑密肋墙的有效弹性模量和有效面内剪切模量,导致等效模型在水平荷载作用下的变形与实际结构存在一定误差。在试验研究基础上,依据铁木辛柯剪切梁理论并考虑密肋墙体弹性常数取值和构造特点,建立了包含剪切变形在内的密肋复合墙侧移曲线方程;同匀质混凝土墙侧移方程相比,密肋墙侧移方程中的弹性常数是与墙体构造有关的变参数表达式。算例分析表明,等效混凝土墙结构模型的侧移变形计算结果较实际结构偏小,在中高层结构中表现尤为明显,可能引起不可忽略的误差而导致结构存在安全隐患;建议对等效混凝土墙模型的侧移变形结果进行修正,给出了初步的修正系数供工程设计参考。

生态复合墙结构-筏基-黄土地基共同作用分析

运用有限元软件ABAQUS建立生态复合墙结构、筏板基础和黄土地基共同作用数值模型,分析了筏板厚度变化对基础沉降、筏板应力应变、基底反力和上部结构框架柱内力的影响。计算结果表明:增大筏板厚度能有效减小基础自身的差异沉降;筏基逐渐呈现出刚性基础的特性;基底反力向筏板边角部位集中;基础的不均匀沉降减小,上部结构产生的次应力减小,结构内力与常规设计越接近,中柱弯矩最为明显。

不同内填材料的生态复合墙结构地震反应分析

生态复合墙体作为一种新型的生态环保住宅结构体系,其内填材料要满足因地制宜、就地取材的原则,本文在课题组已研发和应用的五种生态复合墙体材料的基础上,采用经过验证的刚架-复合弹性板力学模型,对结构进行弹性阶段的动力反应对比分析,并模拟原型结构在弹性阶段的动力特性.利用该模型对某工程实例分析研究,计算分析结果表明:在多种地震波作用下,内填石膏砌块墙体频率最大,其余四种材料频率较为接近,内填草砖时频率最小;当内填草砖时,侧移及层间位移最大,内填陶粒块和发泡块时,侧移及层间位移较为接近,而内填石膏时最小;五种不同内填材料的楼层加速度曲线趋势大体趋于一致.

近断层地震动作用下密肋复合墙结构地震响应分析

为了研究新型结构体系-密肋复合墙结构在近断层地震作用下的地震响应,基于密肋复合墙结构试验,建立该结构的简化计算模型.输入改变控制参数的不同近断层地震动,进行结构非线性地震反应分析.并对同等条件下密肋复合墙结构与框架剪力墙结构在近断层地震作用下结构耗能分配系数对比分析.结果表明,由于密肋复合墙结构独特的构造特点,使其在近断层地震动作用下表现出良好的耗能减震能力,是一种较理想的抗震建筑结构新体系.

装配式复合墙结构抗爆性能试验

为研究装配式复合墙结构在使用中承受动荷载作用的问题,将缩比试验模型置于核爆炸压力模拟坑中进行爆炸试验。给出2种不同接头形式的装配式复合墙结构缩比模型的4个试验结果,得到的冲击波波形曲线以及钢板(或扶壁柱)和混凝土表面的应变时程曲线,与单向厚板理论分析结果符合较好。通过观察和分析不同试验模型的动力特性以及破坏形式,验证了2种接头在设计爆炸冲击波荷载下的安全性,钢板接头模型相比扶壁柱接头模型延性更好,在冲击波的作用下的动力性能更优越。

密肋复合墙结构与空心砖砌体结构模型抗震试验对比分析

介绍相同建筑形式的密肋复合墙结构与空心砖砌体结构房屋模型的试验情况,根据试验结果,对两种结构体系的抗震性能进行了对比分析。结果表明,密肋复合墙结构在承载能力、变形能力及耗能性能诸方面均优于砌体结构,是一种新型的抗震结构体系。

地基与密肋复合墙结构相互作用系统频域地震响应试验研究

为研究地震作用下黄土地基与密肋复合墙结构相互作用系统频域地震响应的基本规律,进行了1:15比例结构模型进行振动台试验。输入白噪声、El-Centro波、天津波,测试了结构与地基的动力响应。通过快速傅里叶变化得到频域响应曲线,分析了地基与结构的动力特性以及从7度至9度水平向地震波加载时的动力反应,对比了各加载工况下加速度及位移频域响应曲线,研究了地基、结构频域动力响应的基本规律及其影响因素。结果表明:地震波激励下地基土开裂,自振频率降低,对上部结构的嵌固作用减弱;地基表面与结构顶部加速度响应随烈度的提高而增大,峰值所对应频率的变化显著,地基对加速度的放大效应显著,上部结构对位移的放大效应显著。因此,考虑地基与结构相互作用后,动力放大效应与地基破坏状况及地震动特性密切相关。

近场地震作用下密肋耗能复合墙结构地震响应分析

通过非弹性动态方法,改变控制参数的结构,输入不同近场地震波,进行地震响应分析.利用非线性有限元程序IDARC,建立密肋耗能复合墙结构简化分析模型,对同等条件下的密肋耗能复合墙结构与框架剪力墙结构,在近场地震作用下的典型层滞回曲线及结构耗能分布系数,进行对比分析.结果表明:在近场地震作用下密肋耗能复合墙结构,表现出良好的耗能减震能力,是一种较理想的新型抗震结构体系.

三向地震作用下密肋复合墙结构模型振动台试验研究

为研究地震作用下密肋复合墙结构动力响应的基本规律,设计制作了1/15比例结构模型,进行了三向地震作用下的振动台试验。输入白噪声及不同烈度的El Centro波及天津波,测试了结构模型的加速度及位移反应,分析了结构破坏特征及动力特性,对比两种地震波作用下结构顶层的动力反应,研究了结构楼层动力放大效应随测点高度及地震烈度的关系,并与单向地震作用下的动力响应进行了对比。结果表明,地震烈度不大于8度时,密肋复合墙结构模型保持弹性状态,9度时在结构底部发生拼接缝滑移破坏,结构自振频率降低;结构地震放大效应与测点高度、地震波的峰值和频谱特性有关,水平动力放大效应随高度的变化规律与竖向动力放大效应不同,且当烈度较高时,三向地震的耦合效应较为显著。因此,除加强底部连接构造措施外,还应采取构造措施以增强中部楼层抗拔及顶部楼层的抗剪能力。

地基与密肋复合墙结构动力相互作用测试分析

为研究黄土地基与密肋复合墙结构相互作用对结构地震响应及破坏机制的影响规律,分别在考虑地基与结构相互作用及刚性地基条件下进行了1/15比例密肋复合墙结构振动台试验。按不同烈度输入单向水平、双向水平及三向加速度的EL-Centro波和天津波,测试了结构的加速度反应,比较了考虑相互作用与刚性地基条件下的水平加速度响应,对比了两种条件下的破坏现象,分析了地基对所输地震波的放大效应及相互作用对结构楼层动力响应的影响。结果表明:输入地震波后,相互作用体系的破坏形式为地基开裂,刚性地基条件下结构的破坏形式为底部拼接缝滑移;地基对地震作用的放大效应与地震波频谱特性、幅值及输入方式相关;相互作用对不同楼层水平动力响应的影响程度不同,也受到地震波频谱及烈度的影响;各工况条件下的相互作用效应与地基放大效应较为接近,可将地基对地震作用的放大系数作为考虑相互作用后的地震作用效应调整系数。

地震作用下框架-复合墙结构弹塑性内力计算

框架-复合墙结构是以框架和密肋复合剪力墙共同承担水平地震作用的新型组合式双重抗侧力体系,合理计算弹塑性阶段框架与复合墙的内力是决定大震下结构体系安全性能的关键问题之一.根据6榀典型密肋复合墙试验数据,建立了复合墙体指数式刚度退化模型,量化了墙体在各变形阶段的刚度退化系数.在对比复合墙与框架、混凝土墙、砌体墙刚度退化规律的基础上,分析了复合墙刚度退化对结构受力性能的影响,提出了弹塑性阶段框架-复合墙结构地震内力的实用计算方法,并通过具体算例讨论了结构内力的变化情况.研究结果表明:弹塑性阶段,框架与密肋复合墙刚度退化速度比值呈非线性关系,框架分担总地震剪力的比例增加,但其绝对剪力值增加幅度并不明显;考虑弹塑性阶段复合墙的刚度退化,更好地符合了地震下框架-复合墙结构的实际受力情况.

铁路站房采用密肋耗能复合墙结构抗震性能探讨

阐述结构抗震能力储备与抗震鲁棒性。为提高铁路站房耗能减震能力,以节能抗震、多道防线、经济适用的新型建筑结构体系——密肋耗能复合墙结构为研究对象,解析双重结构思想,分析密肋耗能复合墙结构中的轻质砌块、肋格结构、外框架3道抗震防线构造方式和密肋耗能复合墙板地震残余变形,提出密肋耗能复合墙结构中的3道抗震防线依次发挥作用,可有效提高整体结构的倒塌性和鲁棒性等结论。

生态复合墙结构动力反应分析模型研究

独特构造及多种材料的使用与嵌套,使生态复合墙结构的动力特性计算异常复杂,故需提出其简化动力计算模型。结合课题组前期研究成果及相关理论,提出生态复合墙结构在弹性阶段简化的动力反应分析模型;建立每层复合墙体分布参数体系的运动偏微分方程,计算其振型和频率;把每层顶点位移作为上一层支座激励,利用振型叠加法对每层复合墙体进行有阻尼动力反应分析;对整体复合墙体进行动力反应分析,并与前期振动台试验结果进行对比分析。理论与试验结果表明:该简化模型计算求得的各层加速度时程反应值与试验值吻合较好,具有一定的计算精度与实用性,为生态复合墙结构在弹性阶段的动力反应分析提供了一种较为简化、实用的计算方法。

基于解释结构模型的生态复合墙结构质量影响因素

目的分析生态复合墙结构质量影响因素,明确各影响因素间的主次关系和层级关系,找到影响生态复合墙结构质量的根本因素.方法基于解释结构模型,结合在建项目现场调查和专家意见,选取25个影响生态复合墙结构质量的主要影响因素,采用邻接矩阵定义,将各影响因素间的相互关系数量化并进行区域化、层次化处理.结果构建出生态复合墙结构质量的解释结构模型,将25个影响因素分为5个层次3个区域,使影响生态复合墙结构质量各因素间主次轻重关系得以直观表现.结论利用解释结构模型有效地建立起生态复合墙结构质量影响因素层次结构关系图,明确了每个子区域最底层因素为影响生态复合墙结构质量的根本因素,引导设计和施工单位定制相应有效策略控制其质量,为现场管理人员提供管理依据.

基于ISM模型的密肋复合墙结构体系风险分析

对黄土地区密肋复合墙结构体系全生命周期内存在的风险因素进行全面识别,采用ISM原理,对风险因素进行系统分析和评价。结果表明:设计和施工阶段的风险是影响整个结构体系的主要风险,应当重点控制。该方法为其风险管理提供依据,针对分析结果给出相应的风险管理措施,对实际工程决策具有一定的指导意义。

基础隔震密肋复合墙结构的地震随机响应分析

在给出密肋复合墙结构弹性刚度的基础上,建立了基础隔震结构的运动方程,利用随机振动的理论,将地震波过滤白噪声地震动模型输入,运用状态空间法,得出了层间最大位移的概率统计特性,从而建立了其均值和均方差的计算公式。通过算例分析表明,增大上部结构自振频率与隔震结构的频率的比值可以增大隔震层最大位移的反应,提高隔震层的阻尼比可以降低隔震层最大位移的反应;对其参数进行合理的配置,可使该结构体系隔震效果达到最优。