自保温暗骨架承重墙抗震性能试验研究与分析

从抗震节能一体化出发,研发了自保温暗骨架承重墙及其结构体系。通过水平低周反复荷载试验研究了自保温暗骨架承重墙的抗震性能,揭示了该新型抗震墙体受力机制的转化过程,即抗震失效全过程可分为共同工作、转化过渡和弱框架工作三个阶段。结合试验成果开展理论分析,针对自保温暗骨架承重墙剪切破坏模式,分别建立了基于等效弹性板模型的墙体开裂荷载计算方法和基于修正软化拉压杆模型的墙体抗剪极限承载力计算方法,与实测值相比误差分别是3.2%、3.3%,故构建的理论计算方法精度高、物理力学概念清晰。结果表明:自保温暗骨架承重墙具有多道抗震防线,抗震性能好,加之施工方便快捷、造价低廉,特别适宜在村镇住宅等多层建筑中推广应用。

窗下墙对自保温暗骨架承重墙抗震性能的影响研究

采用低周往复荷载试验研究窗下墙对自保温暗骨架承重墙抗震性能的影响,结果表明:窗下墙对自保温暗骨架承重墙的滞回曲线、骨架曲线、刚度及其退化、耗能能力等均存在显著影响;试验墙体失效破坏全过程均呈“共同工作、转化过渡和弱框架工作”三阶段特征,恰与我国抗震设防目标相对应;均系延性破坏,对应延性系数分别为3.034、3.545。理论方面:基于等效弹性板模型,分别根据最大拉应力理论和双剪统一强度理论建立了墙体开裂荷载的计算方法;基于抗剪抵抗机构思想提出刚架斜压杆模型,并利用等效刚度法明晰了斜压杆宽度的确定方法,建立了墙体极限荷载计算方法;与实测值的对比表明,所建立的计算方法精度较高。最后,以建立的理论方法为基础,定量评价了窗下墙对墙体抗震承载力的直接和间接作用。研究结果可为带门窗洞口的自保温暗骨架承重墙抗震承载力计算提供方法。

基于精细化有限元模型的自保温暗骨架承重墙抗震性能分析

从抗震节能一体化角度提出了面向村镇建筑的新型结构体系,即自保温暗骨架承重墙结构体系,该结构体系由暗骨架提供约束,具有多道抗震设防能力。为探索自保温暗骨架承重墙的抗震性能,本文建立了其精细化有限元模型,该模型由混凝土小型空心砌块、混凝土暗骨架以及钢筋等组合而成,采用"牵引力-分离模型"考虑了各组块之间的接触关系。通过分析低周反复荷载作用下墙体的破坏模式、极限承载力以及墙体裂缝开展过程等,研究了高宽比、竖向荷载以及暗骨架布置方式对其抗震性能的影响,结果表明:所建立的精细化有限元模型求解高效、结果可靠;自保温暗骨架承重墙的破坏分为弯曲型、剪切-弯曲型、剪切型三种类型。据此,补充提出了自保温暗骨架承重墙的抗震设计建议与构造措施,还修正建立了剪切破坏模式下自保温暗骨架承重墙的抗震受剪承载力计算公式。

带窗洞自保温暗骨架承重墙抗震试验及承载力计算

为了研究带窗洞自保温暗骨架承重墙的抗震性能及承载力计算与分配方法,设计制作足尺试件并进行低周往复荷载试验,以试验为基础分别基于等效弹性板模型、刚架斜压杆模型,建立带窗洞自保温暗骨架承重墙的开裂荷载、极限荷载计算方法,并将计算值与实测值进行比较。研究结果表明:带窗洞自保温暗骨架承重墙试样的失效可分为共同工作、转化过渡和弱框架工作3个阶段,且均为延性破坏,2个试样的延性系数分别为3.034和4.085;窗下墙先于窗间墙破坏,窗下墙为带窗洞自保温暗骨架承重墙的第一道抗震防线,窗间墙在承担抗震极限承载力方面起主导作用;窗洞宽度显著影响墙体的耗能、刚度及承载等性能。所建立的求解方法精度较高,建议在抗震设计与分析时考虑窗下墙的影响效应。

不等肢自保温暗骨架承重墙抗震性能与剪力分配

自保温暗骨架承重墙结构体系由节能承重砌块和内置暗骨架组合而成,集抗震节能于一体,尤其适宜在村镇建筑中应用。针对留置门洞形成的不等肢自保温暗骨架承重墙足尺试件,进行恒定竖向荷载作用下的水平低周往复荷载试验,研究了不等肢抗震墙的破坏过程、耗能特性、承载特性、刚度退化、失效机制等,开展了理论分析。结果表明:不等肢自保温暗骨架承重墙的抗震失效过程可分为“共同工作、转化过渡和弱框架工作”三个阶段,恰与我国现行抗震设防目标相对应;该墙体结构呈延性破坏,宽墙肢震害较窄墙肢严重;墙内暗骨架能有效阻止裂缝发展,显著增加墙体耗能能力;墙体刚度退化速度先快后慢,后期承载力退化不明显;开裂荷载、极限荷载、破坏荷载对应的层间位移角分别为1/926、1/220、1/176;针对开裂荷载、极限荷载建立的抗剪承载力计算与分配方法,不仅精度高而且求解简便。