密肋复合墙结构恢复力模型研究

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1、密肋复合墙体作为结构的主要承力构件，其受力性能不阏予普通的混凝土构件，它是将力学性能相差悬殊的两种材料通过特殊构造转换成一种强度较嵩、抗震性能优良的结构受力构件。其中，肋梁主要承担水平剪力；肋柱主要承担竖向荷载及少部分水平剪力；框格对砌块形成有效约束，限制砌块中裂缝的延伸和发震；填充砌块对墙体的抗侧固l度鸯很大提高，分担较大部分的水平荷载，并对劝梁、肋柱形成反约束；外框柱主要承担墙体的整体弯矩。总之，填充砌块、肋格及外框能够在小震、中震及大震作用下依次发挥主要作用，分阶段释放地震能量：(1)在多遇地震作用时，密肋复合墙体中填充砌块由予受到框格的约束，可能没有裂

2、缝或裂缝被限制在一定范围之内，在反复荷载作用下，荷载产生的微小裂缝在反方向加载时将趋于闭合，并能继续有效地承受荷载，其力学模型可以看作等效弹性板。(2)在中等强度地震作用时，墙体内填充砌块由于强度较低，普遍开裂，砌块的刚度和承载能力下降较快，而由框格和开裂砌块构成的刚架斜压杆受力体系，此时成为抵抗地震作用的主要构件。(3)在强烈地震作用时，众多砌块在约柬条件下破坏严重、甚至剥落，使得墙体类似一耗能装置，一方面，可以积极耗散地震能量，另一方面，使结构从一种稳定体系过渡到另一种新的稳定体系，实现周期调整以避开地震动所引起的共振效应，可保证结构最低限度的安全。试验研

3、究表明在强烈地震动持续作用下，砌块严重破坏、剥落，墙板最终退化成仅由魏格和外框组成的梁铰框架模型，此时的墙体作为密肋复合墙体结构体系的主要抗侧力构件已经达到极限状态，但仍可以承担全部的竖向荷载，具有良好的抗倒塌能力。各阶段力学模型如图王．3所示：竖向荷蓑等效弹性板模型刚架斜压杆模型梁铰框架模型匿1．3密肋复合墙体三阶段力学模型Figl-3Three—StageMechanicalModelofWall32．前期研究成果课题组前勰已经进行了大量的试验与设计方法的研究；(1)通过振动台试验的研究表明，中高层密肋壁板轻框结构的地震反应都以基本振型为主，结构的变形曲线

4、呈弯剪型，剪切变形占主要成分。(2)密肋壁扳轻框结构中各层绝对加速度反应主要取决于翦两阶振型，高振型影响较小，其中第一振型仍起控制作用。随着结构开裂和非弹性变形的发展，结构自振频率随之下降而低频下降速度更快。在模态分析中，低阶频率可以等效为质点系模型计算，而高阶频率采用此模型计算误差较大。(3)建立了中高层密肋复合壤体结构的菲线性地震反应的分析模型与计算方法。分析对比了密肋复合墙体结构与剪力墙结构之间抗侧刚度、变形特征的异同，提出了密肋复合墙体结构在“小震不坏，中震可修，大震不倒"三个性能水平下的损伤极限状态，规定了弹性和弹塑性状态下的层闻位移危限值；运用静力

5、弹塑性分析方法，得出与剪力墙结构在大震作用下的后期反应不同的屈服与破坏模式。可以看出，对密肋复合墙体在多层及高层房屋建筑中的理论与应用研究已取得了重要的阶段性成果，然而，为了很好的模拟分析结构的弹塑性地震反应分析，建立密肋复合墙体的恢复力模型，就显得非常重要。1．3本文研究内容在进行结构弹塑性地震反应分析时，结构屈服后要重新建立刚度矩阵，这就要求必须明确结构的恢复力特性，建立结构或者结构构件的力一变形弹塑性(非线性)关系，帮恢复力模型，以确定结构在全过程分析中力学特性的变化和刚度变化。为此，本文在总结课题组前期重点围绕密肋复合墙体恢复力特性进彳子研究。主要研究

6、内容包括以下几个方面：(1)通过总结课题组前期对密肋复合墙体的试验研究及成果，从密肋复合墙体酶破坏形态、承载力、刚度、延性、耗麓能力等重要方面进行了综合分橱。(2)分析实验数据，得到密肋复合墙体的骨架曲线模型，并采用统计分析软件SPSSforWindows进行回归分析，得到加载卸载刚度退化规律，得出密肋复合墙体的骨架曲线模型。(3)考虑刚度、强度和粘退化参数，利用钢筋混凝土非线性分需程序IDARC，计算出墙体的滞回曲线，并与试验结果进行比较。(4)结合课题组前期振动台试验，并对密肋复合墙结构进行了弹塑性地震反应计算，并与振动台试验结果进行了对比分丰厅，并对一实

7、际结构进行地震及应分析。42密肋复合墙体抗震性能试验研究2．1密肋复合墙体试验概况2．1．1试件设计【18l【t9j试验所选原型墙体取自西安市更新街“科技节能住宅示范小区"甜住宅楼，根据试验的不同要求共选墙体模型耋3榀。其中SW-1为足尺原型墙俸，其余12榀为1／2模型墙体，SW-6为标准墙体。模型墙体的选取考虑了组合、开洞、改变框格、改变轴向压应力及加载方式等几种情况。标准墙体如图2-1所示。2．1．2加载装置及加载方法lts搏，l1．试验加载装置本次试验加载装置如图2—2所示。2．加载方法(1)竖向加载墙体中的竖向压应力是影响墙体抗剪强度的主要因素，为了模

8、拟墙体的真实受力，采耀西安市更新衡住宅