预制外挂墙板优化设计及力学性能研究

发布时间：2017-06-13 01:12

  本文关键词：预制外挂墙板优化设计及力学性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：预制外挂墙板符合我国建筑节能和住宅产业化的要求,具有广阔的应用前景,然而国内研究尚处于起步阶段,有待进一步研究以促进其在实际工程中的应用。传统预制外挂墙板可分为三层,分别为结构层、保温层和装饰保护层,结构层和装饰保护层均采用普通混凝土,保温层采用EPS板,通过剪力键将三层连接起来,使之协同工作。本文对预制外挂墙板做了优化设计,并对外挂墙板力学性能进行研究。具体工作如下：(1)对预制外挂墙板进行优化,采用陶粒混凝土浇筑外挂墙板中的装饰保护层,可以减轻墙板的自重,同时提高墙体的热工性能。提出一种集优越的力学性能与保温性能于一体的新型剪力键,并对其受力性能进行试验研究,试验结果表明,该新型剪力键具有较大的抗剪承载力和抗拉承载力；考虑实际工程中外挂墙板剪力键实际所承受的荷载,采用该新型剪力键具有较大的安全储备；剪力键的端部增加翼角可以提高剪力键的抗拉拔力,同时减小其与混凝土的粘结滑移。(2)基于ATENA有限元软件,对外挂墙板在平面内水平受力性能和平面外的受弯性能进行数值模拟。模拟结果表明,当主体结构与外挂墙板协同工作时,外挂墙板抗侧力随着水平位移的增加而不断增大,这对主体结构的抗震是有利的；加密墙板支座附近剪力键可以提高墙板受弯承载力；当墙板处于受弯极限状态时,剪力键的剪切变形满足要求,墙板在风荷载作用下,仍处于弹性段,具有足够的安全储备。(3)基于MSC.MARC有限元软件,对框架进行抗震性能数值模拟,并基于ATENA有限元软件对框架进行静力弹塑性分析,验证了MSC.MARC分析所得框架骨架曲线的正确性。进而,对带外挂墙板的框架进行低周反复荷载试验。试验结果表明,预制装配式框架在套筒连接区和节点装配区未发生破坏,框架最终发生受弯破坏；框架在相对较小的侧移下,墙板绕着一根竖向螺栓转动,另一根竖向螺栓发生脱空现象,四根水平螺栓在竖向长圆孔里产生竖向位移,水平向和竖向墙板之间未发生碰撞；试验结果与MSC.MARC模拟结果在弹性阶段基本吻合,表明墙板未与框架共同工作。随着框架侧移的增加,框架进入弹塑性阶段,此时水平荷载比模拟结果大,墙板与框架产生共同工作,提高了结构的抗震承载力和刚度,防止结构的倒塌。最后根据试验和模拟计算结果,对外挂墙板与框架连接节点提出改进意见,保证外挂墙板在大震下的安全性。
【关键词】：陶粒混凝土 剪力键 预制外挂墙板 预制装配式框架 力学性能
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU37
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 研究背景及意义11
• 1.2 预制混凝土建筑概述11-13
• 1.2.1 预制混凝土在国外的发展11-12
• 1.2.2 预制混凝土在国内的发展12-13
• 1.3 预制混凝土夹芯保温墙板概述13-18
• 1.3.1 预制混凝土夹芯保温墙板分类13-14
• 1.3.2 预制混凝土夹芯保温墙板剪力键概述14-16
• 1.3.3 预制夹芯保温墙板与主体结构的连接16-18
• 1.4 陶粒混凝土概述18-19
• 1.4.1 陶粒混凝土简介18
• 1.4.2 陶粒混凝土的应用现状18-19
• 1.5 本文主要研究内容19-20
• 本章参考文献20-23
• 第二章 预制外挂墙板优化设计23-41
• 2.1 预制外挂墙板优化设计概述23-25
• 2.2 陶粒混凝土配合比设计25-28
• 2.2.1 试验材料25
• 2.2.2 配合比设计25-27
• 2.2.3 试件配置及养护27
• 2.2.4 试验结果及分析27-28
• 2.3 剪力键力学性能研究28-38
• 2.3.1 剪力键设计28
• 2.3.2 材性试验28-29
• 2.3.3 剪切试验29-32
• 2.3.4 拉拔试验32-36
• 2.3.5 剪力键拉拔性能理论分析36-37
• 2.3.6 剪力键布置37-38
• 2.4 本章小结38
• 本章参考文献38-41
• 第三章 外挂墙板力学性能研究41-51
• 3.1 预制外挂墙板与主体结构的连接41-43
• 3.2 外挂墙板在平面内水平力作用下的受力性能数值模拟43-46
• 3.2.1 ATENA软件简介43
• 3.2.2 材料本构模型43-44
• 3.2.3 有限元模型的建立44-45
• 3.2.4 模拟结果分析45-46
• 3.3 外挂墙板受弯性能数值模拟46-50
• 3.3.1 材料本构模型46
• 3.3.2 有限元模型的建立46-47
• 3.3.3 模拟结果及分析47-49
• 3.3.4 风荷载验算49-50
• 3.4 本章小结50
• 本章参考文献50-51
• 第四章 带外挂墙板的装配式框架抗震性能研究51-85
• 4.1 试验概述51
• 4.2 试验设计51-64
• 4.2.1 框架设计51-56
• 4.2.2 外挂墙板设计56-58
• 4.2.3 外挂墙板与框架的连接58-60
• 4.2.4 材性试验60-62
• 4.2.5 试验加载装置62
• 4.2.6 试验加载方法62-63
• 4.2.7 量测内容63-64
• 4.3 基于MSC.MARC的框架结构抗震性能数值模拟64-70
• 4.3.1 MSC.MARC软件介绍64-65
• 4.3.2 材料本构模型65-67
• 4.3.3 模型的简化假定及模型建立67
• 4.3.4 模拟结果分析67-70
• 4.4 基于ATENA的框架结构弹塑性数值模拟70-72
• 4.4.1 有限元模型的建立71
• 4.4.2 模拟结果及分析71-72
• 4.5 试验过程与现象72-74
• 4.6 试验结果及分析74-81
• 4.6.1 滞回曲线与骨架曲线75
• 4.6.2 应变分析75-77
• 4.6.3 破坏分析77
• 4.6.4 墙板转动分析77-81
• 4.7 角钢竖向长圆孔设计建议81-83
• 4.8 本章小结83
• 本章参考文献83-85
• 第五章 结论与展望85-87
• 5.1 结论85-86
• 5.2 展望86-87
• 攻读硕士学位期间发表的论文87-89
• 致谢89

【参考文献】

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1 范力;装配式预制混凝土框架结构抗震性能研究[D];同济大学;2007年

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