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免拆墙模复合剪力墙体系保温性能与抗震性能的分析与研究

张巍  
【摘要】: 建筑节能目前已经成为关乎国计民生的大事,墙体改革和开发新结构体系的研究已经成为工程界首要任务之一。在此背景下,太原理工大学与山西省建总公司、山西大学等六家单位联合研发了免拆墙模复合剪力墙体系(山西省自然科学基金资助项目,项目批准号:2006011050)。该体系具有良好的保温隔热性能,并且较好地克服了传统剪力墙自重大、刚度大、变形能力差等缺点,为保温节能住宅的新发展提供了新思路。该课题的研究同时也填补了山西省在建筑节能相关研究领域中的空白。本文针对免拆墙模复合剪力墙体系的保温性能和抗震性能做了较为系统的理论分析与研究。 根据试验测定的该保温砌块的物理性能指标,运用热工计算理论及有限元分析软件验算了该体系的保温性能,并与传统墙体的保温性能做了对比分析,论证了该保温体系的技术可行性与经济合理性。 通过建立合理的力学模型和计算方法,模拟分析了在水平加载作用下免拆墙模复合剪力墙构件的抗震性能,并与传统剪力墙对比,比较了两者在破坏模式、强度、延性等方面的特点。 该结构体系一座三层试验楼已经建成。为配合之后即将针对该试验楼进行的激振力试验,为试验提供参考数据,本文利用ANSYS有限元分析软件,通过合理的模型简化方法建立了可以反映试验楼实际情况的三维空间有限元模型,并对其进行了结构抗震动力分析,包括模态分析和弹性动力时程分析两个部分,得出了结构抗震性能的相关参数。 由上述分析内容可得出以下结论: 一、免拆墙模复合剪力墙体系作为一种新型结构体系,不仅具有良好的保温能力,而且具有很好的抗震性能。在频遇地震作用下,免拆墙模复合剪力墙体系的抗震性能与传统剪力墙体系类似,墙体中人工竖缝对结构的周期、频率、振型等动力特性影响不大,结构仍然具有较高的承载力和刚度;在罕遇地震作用下,连梁破坏退出工作,墙体转变为刚度较小的通缝墙,从而增大了剪跨比,降低了构件的屈强比,使剪力墙的破坏模式从脆性剪切破坏转为延性弯曲破坏,提高了其变形性能,可达到更好的抗震效果。以上结论对该体系的后期拟动力试验做了一定的理论准备工作,具有较好的参考价值。 二、由结构整体模型分析可知,试验楼结构的自振频率较高;各振型中主振型频率附近各振型变形形状比较接近;在频遇地震情况下,弹性层间位移角完全满足规范规定,结构抗震能力强。以上结论可为设计安全、经济、适用的结构提供理论依据。 本课题已经取得超轻骨料混凝土免拆免拆墙模的实用新型专利(专利号:ZL 200520117204.5),并且申请了轻骨料中型免拆墙模一次振压成型、一次脱模的发明专利(专利申请号:200410026118.8)。


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