【博士】?；⒅橛谰眯员貕δ秃霞袅Y構體系研究

內(nèi)容簡介

　　【學位年度】2008　　【摘要】　　 ?；⒅橛谰眯员貕δ秃霞袅w系是適應我國在住宅建筑中大力開展建筑節(jié)能、發(fā)展綠色建材、推進墻體革新的新形勢而提出的新型建筑節(jié)能結構體系。其研究初衷就是要徹底取代磚混結構，使我國的住宅達到節(jié)能省地。本體系復合剪力墻采用?；⒅楸仄鰤K為墻模，將墻模對孔錯縫砌筑，構成現(xiàn)澆墻體的模板，在模內(nèi)形成空腔。墻模內(nèi)部配置水平及豎向鋼筋網(wǎng)片，沿墻模上部空腔灌注自密實混凝土，墻模與混凝土形成復合剪力墻，作為體系的承重和抗側力結構。沿內(nèi)外墻上部設置封閉式圈梁，樓板和屋蓋采用現(xiàn)澆或裝配整體式結構，構成墻體保溫與結構一體化的完整體系。作為一種自保溫體系，?；⒅橛谰眯詨δ秃霞袅w系是總結了國外的模板保溫、免拆模板現(xiàn)澆承重墻和混凝土小型空心砌塊承重墻等體系的成功經(jīng)驗，取其科學合理核心，與我國現(xiàn)行建筑結構做法相結合而形成的。該體系的特點表現(xiàn)在:實現(xiàn)了結構體系與保溫隔熱技術結合，結構施工過程中完成墻體保溫施工；墻體保溫性能好，顯著高于現(xiàn)行建筑節(jié)能設計標準要求；結構體系為帶縫剪力墻結構，結構變形能力強，可以實現(xiàn)抗震結構控制；體系在提高住宅適用性、安全性、耐久性、舒適性等住宅品質的同時，還帶來了顯著的經(jīng)濟效益。該體系適用于多層或中高層住宅建筑或縱橫墻較多的公共建筑，可以用于抗震和非抗震地區(qū)，并可滿足不同氣候區(qū)的保溫、隔熱需要，符合我國節(jié)約土地、節(jié)約能源、節(jié)約用水和節(jié)約材料的“四節(jié)"可持續(xù)發(fā)展需要。本論文對?；⒅橛谰眯员貕δ秃霞袅w系進行了較為系統(tǒng)的研究，論文的工作包括技術可行性研究、力學性能研究及經(jīng)濟性綜合評價三個方面。技術可行性研究內(nèi)容主要包括材料研制及墻模設計；力學性能研究包括復合剪力墻墻片的抗震性能研究及本體系試驗樓模型的抗震動力分析；經(jīng)濟性綜合評價包括評價模型的建立及綜合評價實例。具體的研究工作主要包括: 1.根據(jù)墻模的功能特點、有關規(guī)范規(guī)程要求及工程應用條件確定墻模特征及性能要求，在此基礎上選擇合適的原材料，通過理論分析和試驗研究，研制出墻模適用的節(jié)能環(huán)保型無機保溫材料，為墻模設計提供依據(jù)。其后結合數(shù)值模擬、熱工計算結果及試驗數(shù)據(jù)，對墻模進行設計。計算及試驗樓施工實踐均表明:該墻模作為外墻保溫結構，能夠滿足國家最高的節(jié)能65％標準要求；同時作為墻體模板，保溫墻模具有良好的抗彎性能和抗變形能力，能滿足《混凝土結構工程施工及驗收規(guī)范》中對模板的強度和剛度要求。 2.墻片抗震性能試驗研究及分析方面，進行了復合剪力墻軸心受壓性能試驗研究和有限元模擬，分析了其承載力和破壞過程。結果表明:在軸向壓力作用下，復合剪力墻試件承載能力與普通剪力墻承載能力接近；試件出現(xiàn)延時破壞，破壞位置在墻模肋部周圍，與設計破壞模式一致；試件平面外穩(wěn)定性良好；在試驗過程中，永久性墻模與帶縫剪力墻始終共同受力，具有良好的協(xié)同工作性能。 3.在試驗研究的基礎上，運用有限元分析程序ANSYS對該體系剪力墻進行非線性分析，研究帶縫剪力墻構件的抗震性能，并與普通剪力墻對比。系統(tǒng)分析了帶縫剪力墻在破壞模式、應力應變特點、剛度及延性等方面的特點和規(guī)律。分析結果表明:保溫墻模帶縫剪力墻構件在彈性階段具有足夠的強度和剛度，可以滿足抗震設防第一水準要求，其承載力可以參照現(xiàn)有剪力墻計算公式計算；帶縫剪力墻構件開裂后，墻模預設豎縫對墻體整體性能影響較大，改變了墻體的破壞形態(tài)，降低了結構的剛度；同時提高了結構的延性，增大其耗能能力，而構件的剛度退化現(xiàn)象也沒有發(fā)生突變，性能穩(wěn)定，使結構具有剛度小、阻尼高、延性好和耗能能力強的特點，滿足在多遇地震下的抗震設防要求。其后根據(jù)正交試驗原理，研究了軸壓比、剪跨比、墻厚、配筋率及組合柱等因素對帶縫墻的承載力及破壞形態(tài)、變形能力等抗震性能的影響。 4.通過建立符合實際工作情況的三維空間有限元模型，對該結構體系試驗樓模型進行了模態(tài)分析、振型分解反應譜分析及時程分析。分析表明該體系自重輕，受力變形較小，抗震性能好。帶縫剪力墻與普通剪力墻的變形基本相同，層剪力、層位移較接近，在結構整體設計時，帶縫剪力墻結構可簡化為普通剪力墻結構進行截面設計與配筋；帶縫剪力墻應力較大值發(fā)生在試驗樓墻模的隔板周圍，即剪力墻體系開縫周圍為結構薄弱部位，分布較為分散，符合墻模設計時提出的“限定地震破壞形式”的構想。 5.運用系統(tǒng)工程、價值工程、全壽命周期評價及層次分析法等理論和方法，構建了該體系的性能評定指標體系，確定了性能的量化評價方法。并根據(jù)節(jié)能建筑實際建立了住宅全壽命周期成本計算數(shù)學模型。在確定了住宅性能及成本的基礎上，建立了住宅價值工程測評體系。運用本文建立的住宅價值工程測評體系，進行住宅的經(jīng)濟效果綜合評價。經(jīng)濟性綜合評價結果表明:該體系的性能成本比(價值)顯著高于外墻采用有機保溫材料的剪力墻體系及磚混結構體系，其綜合經(jīng)濟效益是最優(yōu)的。　　共209頁

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