村镇住宅新型抗震节能结构受力性能试验与理论研究

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我国村镇住宅多数为农民自建,抗震能力较差,节能技术落后,历次大地震中,由于传统村镇住宅结构破坏或倒塌,而造成的惨重人员伤亡和财产损失十分令人痛心。因此,研发新型村镇住宅抗震节能结构已成工程亟需。本文提出并研发了新型村镇住宅抗震节能结构,并进行了较系统的试验研究、理论分析、数值模拟、设计研究和工程实践,主要工作如下:  1.提出了异形边缘构件保温模块单排配筋再生混凝土剪力墙结构,进行了6个足尺剪力墙试件的低周反复荷载试验。研究了高宽比、混凝土强度、墙体配筋、模块孔洞、面层砂浆对剪力墙受力性能的影响;分析了各试件的承载力、刚度、延性、滞回特性、耗能和破坏特征,阐明了试件损伤演化过程;揭示了面层砂浆-保温模块-混凝土墙体共同工作的机理;建立了受剪承载力计算模型与公式,计算结果与实测符合较好;提出了符合异形边缘构件保温模块墙体构造特点的有限元分析模型,用ABAQUS软件进行了数值模拟,模拟所得墙体损伤特征及受力-变形曲线与试验符合较好。  2.提出了格构配筋再生混凝土异形柱框架-轻质填充墙结构,进行了4个格构配筋再生混凝土异形柱框架-粉煤灰砌体填充墙结构的低周反复荷载试验,异形柱分为L形、T形两种截面,框架分为普通框架和带支撑框架两种。分析了各试件的承载力、刚度、延性、滞回特性、耗能和破坏特征,发现了损伤破坏的薄弱部位,阐明了屈服机制。  3.在完成的再生砖墙体低周反复荷载试验基础上,实现了符合墙体构造特点的有限元建模,用ABAQUS软件进行了数值模拟,重点分析了墙体压应力比对水平承载力影响的规律,计算所得破坏特征及受力-变形曲线与实测符合较好,同时建立了墙体的恢复力模型。在完成的再生砖砌体结构模拟地震振动台试验和建立的恢复力模型基础上,用Matlab软件编制了弹塑性时程分析程序,进行了再生砖砌体结构弹塑性地震反应分析,计算所得时程曲线与试验符合较好。  4.基于试验和理论分析,提出了异形边缘构件保温模块单排配筋再生混凝土剪力墙结构的实用设计方法与构造措施,工程应用效果良好。  主要结论:  1.提出的异形边缘构件保温模块单排配筋再生混凝土剪力墙,实现了保温承重一体化,成本较低,施工简便,保温性能和抗震性能良好;面层砂浆-保温模块-混凝土墙体共同工作性能良好,可显著提高墙体的抗震耗能能力。  2.提出的格构配筋再生混凝土异形柱框架-轻质填充墙结构,简化了配筋,提高了工效,易于施工,成本较低,抗震性能良好。  3.提出的简化构造约束再生砖墙体和再生砖结构,构造简单,抗震性能较好,可用于村镇低层房屋建造。  4.提出的新型村镇住宅抗震节能结构,可用于村镇低层房屋建造;给出的力学模型与公式,以及设计方法与构造措施,可供工程抗震设计参考。
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