生态复合墙结构—筏板基

发布时间：2019-10-15 08:56

【摘要】：生态复合墙结构是一种绿色环保、节能保温的新型建筑结构体系，且具有减震效果好、施工快捷的优点，已建成了部分试点工程，具有广阔的发展应用前景。然而目前在该结构的设计中，均按照刚性基础假定进行计算分析，未考虑结构-基础-地基共同作用的影响，，不能反映结构的真实受力特性，设计结果偏于保守。为了使生态复合墙结构的设计更加科学合理，本文结合课题组前期试验结果，采用理论分析和数值模拟相结合的方法，在水平荷载和竖向荷载作用条件下，重点就生态复合墙结构-筏板基础-黄土地基共同作用对结构受力和变形性能的影响规律进行分析，主要工作及结论如下：（1）结合课题组前期试验结果，基于复合材料力学理论，考虑复合墙体独特构造形式，建立适用于生态复合墙体的弹性阶段模型复合材料等效弹性板模型，推导出复合墙体弹性模量、剪切模量及泊松比的计算公式。根据生态复合墙结构的受力特点，将上部结构简化为框架—复合材料等效弹性板，并就框架-复合材料等效弹性板模型在生态复合墙结构-筏板基础-黄土地基共同作用数值分析中的应用进行分析。（2）结合某生态复合墙结构工程实例，选取工程所处场地的土样进行物理力学性质指标试验，测得各土层的ρ、ω、Es等参数，并通过常规三轴压缩试验得到地基土的力学参数c、φ，确定各土层的计算参数E、μ，以弹塑性Drucker-prager模型对地基土进行模拟。（3）利用有限元软件ABAQUS分别建立生态复合墙结构-筏板基础-黄土地基共同作用数值模型和相对应的刚性基础模型，对比分析共同作用方法与常规方法下上部结构的水平位移及框柱内力的差异。结果表明：考虑共同作用时生态复合墙结构产生显著的次应力，使上部结构构件内力进行重分布；上部结构层顶水平位移明显增加，较不考虑共同作用时增幅高达34.4%。同时分析水平荷载对共同作用体系的筏板内力、筏板沉降及地基反力的影响，在考虑水平荷载作用后，基础内力及地基反力变化显著，基础不均匀沉降增加，使上部结构产生的次应力增加。（4）就关键参数变化对生态复合墙结构-筏板基础-黄土地基共同作用的影响进行计算分析，得到筏板厚度、筏板混凝土强度等级、地基土变形模量等参数变化时，共同作用体系中上部结构构件内力、基础沉降、基底反力和筏板内力的变化规律，为生态复合墙结构的优化设计、规范制定提供参考依据。
【图文】：

凝聚过程,结构刚度,荷载,列向量

（a） (b) (c)图 2.1 结构刚度与荷载凝聚过程示意子结构Ⅳ′的平衡方程为 ''F b bK K U S R ⅢⅣ Ⅲ（2-10）式（2-10）中： U Ⅳ 为子结构Ⅳ′的广义位移列向量； FK 为原基础子结构Ⅳ的刚度矩阵； 'bKⅢ为上部结构凝聚后的等效边界刚度矩阵； 'bSⅢ为上部结构凝聚后的等效边界荷载列向量； R 为基底反力列向量。由式（2-10）得整个结构的平衡方程： b b bK U S R（2-11）其中基底反力列向量根据确定的地基模型，地基的变形 S 和地基反力 R的关系确定，然后可以求出

示意图,弹性板,力学模型,复合材料

可视为一种以轻质砌块为基体，混凝土肋梁、肋柱为增强纤维的复效弹性板[68]，如图 2.2 所示。根据自重相等、结构布置不变和墙体的抗侧的原则，将其等效成复合材料等效弹性板，进而建立框架-等效弹性板力该模型的优点：①极大地简化了单元种类②在结构布置不变的前提下，态复合墙板结构体系原有的受力特性。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU444;TU31

【参考文献】