新型節(jié)能頁巖燒結(jié)砌塊結(jié)構(gòu)受力性能及設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、“十一五”期間開發(fā)了單一墻體材料滿足建筑節(jié)能65％的目標(biāo)要求的新型節(jié)能頁巖燒結(jié)砌塊,并已建成國內(nèi)第一條、世界上規(guī)模最大的新型節(jié)能頁巖燒結(jié)砌塊生產(chǎn)線,奠定了新型節(jié)能頁巖燒結(jié)砌塊在我國廣泛推廣應(yīng)用和開展國際合作的良好基礎(chǔ),但是由于受到時(shí)間和應(yīng)用條件的限制,尚未進(jìn)行力學(xué)性能、抗震性能和設(shè)計(jì)方法研究。
　　本文針對(duì)新型節(jié)能頁巖燒結(jié)砌塊——頁巖燒結(jié)保溫砌塊和頁巖燒結(jié)復(fù)合外墻保溫砌塊(WDF)展開系統(tǒng)的試驗(yàn)研究,并根據(jù)試驗(yàn)研究成果提出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2、方法,為新型節(jié)能頁巖燒結(jié)砌塊的推廣和應(yīng)用提供支撐,本文具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)頁巖燒結(jié)保溫砌塊砌體力學(xué)性能試驗(yàn)研究
　　針對(duì)29排孔和21排孔兩類頁巖燒結(jié)保溫砌塊分別開展了砌體抗壓性能試驗(yàn)和抗剪性能試驗(yàn)研究,獲得了頁巖燒結(jié)保溫砌塊砌體基本力學(xué)性能指標(biāo),掌握了該類砌體破壞特征和破壞機(jī)理,提出了抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度計(jì)算表達(dá)式,并對(duì)砌體變形性能進(jìn)行研究,得到砌體應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系式,給出了彈性模量計(jì)算表達(dá)式和泊松比建議取值;此外還

3、進(jìn)行了29排孔頁巖燒結(jié)保溫砌塊砌體在剪壓復(fù)合受力狀態(tài)下的抗剪性能試驗(yàn),掌握了剪壓破壞的基本特征,提出了砌體靜力抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式。
　　(2)頁巖燒結(jié)保溫砌塊承重墻體抗震性能試驗(yàn)研究
　　通過10片足尺頁巖燒結(jié)保溫砌塊墻體試件低周反復(fù)荷載試驗(yàn),分析了該類墻體破壞形態(tài)和破壞特征,同時(shí)對(duì)墻體各項(xiàng)抗震性能指標(biāo)(滯回曲線、骨架曲線、延性、耗能性能、剛度退化、抗震抗剪承載力等)進(jìn)行了詳細(xì)的分析和計(jì)算,并針對(duì)墻體恢復(fù)力模型和抗倒塌性能進(jìn)行

4、分析,最后提出了頁巖燒結(jié)保溫砌塊墻體抗震抗剪承載力建議公式,為頁巖燒結(jié)保溫砌塊的推廣和應(yīng)用提供了試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論支持。
　　(3)頁巖燒結(jié)保溫砌塊框架填充墻平面外振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究
　　通過對(duì)四片足尺單層單跨頁巖燒結(jié)保溫砌塊框架填充墻試件進(jìn)行平面外模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn),研究了在El-Centro波、Taft波、天津?qū)幒硬ê虳ouble El-Centro波等地震波作用下模型結(jié)構(gòu)反應(yīng)的特點(diǎn),通過頻率、加速度、相對(duì)位移、鋼筋應(yīng)變反應(yīng)分析

5、了填充墻與框架結(jié)構(gòu)之間的連接構(gòu)造措施對(duì)模型結(jié)構(gòu)的平面外地震反應(yīng)的影響,建議在實(shí)際工程中采用與框架均柔性連接的構(gòu)造方式,水平拉結(jié)帶間距不超過五皮砌塊高度、填充墻與框架梁之間的拉結(jié)筋間距取1m。
　　(4)剪力墻外貼WDF保溫體系平面外振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究
　　通過對(duì)四片足尺剪力墻外貼 WDF保溫體系試件進(jìn)行平面外模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn),研究了在El-Centro波、Taft波、天津?qū)幒硬ê虳ouble El-Centro波等地震波作用下

6、模型結(jié)構(gòu)反應(yīng)的特點(diǎn),通過頻率、加速度、相對(duì)位移、鋼筋應(yīng)變反應(yīng)分析了錨栓布置數(shù)量及布置形式對(duì)模型結(jié)構(gòu)的平面外地震反應(yīng)的影響,建議在工程設(shè)計(jì)中可適當(dāng)考慮加強(qiáng)結(jié)構(gòu)頂部構(gòu)造措施,比如增加錨栓個(gè)數(shù)等。
　　(5)頁巖燒結(jié)保溫砌塊墻體剛架-等效單斜撐力學(xué)模型
　　在頁巖燒結(jié)保溫砌塊墻體低周反復(fù)荷載試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,提出了頁巖燒結(jié)保溫砌塊墻體剛架-等效單斜撐力學(xué)模型,并采用SAP2000有限元分析程序分別對(duì)該模型在彈性階段和彈塑性階段進(jìn)行

7、分析驗(yàn)證。通過分析提出了等效單斜撐有效寬度計(jì)算公式,確定了等效單斜撐塑性鉸的基本屬性,提出了等效單斜撐軸向屈服力和屈服位移計(jì)算表達(dá)式,并提出了等效單斜撐塑性鉸的力-位移本構(gòu)關(guān)系,通過和試驗(yàn)結(jié)果比較發(fā)現(xiàn),利用頁巖燒結(jié)保溫砌塊墻體剛架-等效單斜撐力學(xué)模型可以很好地反映原型結(jié)構(gòu)在彈性階段和彈塑性階段的受力性能。
　　(6)新型節(jié)能頁巖燒結(jié)砌塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法研究
　　根據(jù)試驗(yàn)研究成果和實(shí)際工程應(yīng)用資料以及現(xiàn)有規(guī)范規(guī)定,分別提出頁巖燒結(jié)