轻型复合结构受力性能及设计方法研究

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轻型复合结构是近年来研制和开发出的一种全新的结构体系,是适应国家墙体改革的需要针对多层砖混结构研制开发的,是砖混结构的替代产品。虽然这种结构有很多优点,如外墙的保温隔热性能非常好(与砖混结构相比,其保温隔热效果可提高200%以上)、造价较低(基本上与砖混结构持平)、施工方便快捷、可实现建筑工业化等。但是对这种结构的受力性能尤其是抗震性能还有待深入研究,对结构中的复合墙板的夹心板在斜拉筋的拉结下两侧的混凝土能否协同工作、夹心板和边框能否互相作用共同工作、复合墙板的受力性能和抗震性能如何等问题也有待深入研究。本文就是针对上述问题进行了试验研究和理论分析,旨在弄清复合墙板及轻型复合结构的内力分布规律和抗震性能,提出复合墙板和轻型复合结构的简化计算模型及结构设计计算方法和相应的构造措施,为工程设计提供依据。使轻型复合结构能够在全国推广应用。主要成果和结论如下: 对7组15片不同形式的复合墙板的1/2模型试件进行了拟静力试验研究,并对其中若干组试件进行了平面有限元及空间有限元分析。论证了复合墙板各组成部分能够很好的协同工作,其受力性能与普通实心剪力墙板相似;提出了刚度计算公式并建立了复合墙板的恢复力模型;考虑内力重分布效应,建立了有效的复合墙板的简化计算模型——带有等效斜撑的刚架;分析了斜拉筋的应力分布情况,为确定复合墙板的斜拉筋的直径和间距提供了理论依据。 对轻型复合结构七层楼房1/2模型进行了拟动力及拟静力试验研究和空间有限元弹塑性地震反应分析,明确了轻型复合结构的抗震性能。测试和分析了结构的动力特性;研究了结构在水平地震作用下的受力、变形特点及破坏特征;分析了结构的地震反应特征;建立了结构的层间恢复力模型;考虑结构底层和上部各层的约束不同造成的侧移刚度的变化,提出了结构的简化计算模型—带有等效斜撑的刚架结构并验证了模型的有效性。 在试验研究和理论分析的基础上,本文提出了轻型复合结构的地震作用、内力和位移的计算方法、结构变形的验算方法、结构的核心组件—复合墙板(夹心板和边框)的截面设计方法及结构的设计规定(包括结构计算、设计和构造)。
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