磷石膏輔材與鋼筋混凝土空間網(wǎng)格框架結構的研究與應用.pdf

1、隨著社會發(fā)展，城市用地日益緊張，而人們對居住、辦公條件要求越來越高，因此，新建建筑都在向高層方向發(fā)展。常見高層建筑結構體系有框架結構、框架-剪力墻結構、筒體結構、框架-核心筒結構、巨型結構等，其中，傳統(tǒng)框架結構至今已有100多年的發(fā)展歷史。本文從節(jié)能角度出發(fā)，首次提出一種新型結構體系，即磷石膏輔材與鋼筋混凝土空間網(wǎng)格框架結構體系，新結構體系不僅抗剪剛度大，且能克服傳統(tǒng)框架結構肥梁胖柱、有墻必有梁的弊端，形成大柱網(wǎng)、大空間、自由隔斷。該體

2、系由現(xiàn)澆磷石膏填充墻、網(wǎng)格框架墻體、磷石膏模盒密肋空心大板樓蓋組成，網(wǎng)格框架墻體和密肋空心大板樓蓋形成空間網(wǎng)格框架結構。該結構體系是已應用的鋼筋混凝土空間網(wǎng)格盒式結構和裝配整體式鋼空間盒式結構的雛形。
　　磷石膏應用在建筑中，一般采用砌筑砌塊方式，不僅施工速度慢，且砌塊中磷石膏摻量一般在50％以下。本文首次提出把磷石膏通過現(xiàn)澆方式澆筑為外墻，大大加快施工進度，且磷石膏摻量可達85％。針對磷石膏凝結時間快、耐水性能差等特點，通過試驗

3、研究確定出磷石膏灌漿料的合理配比，使其初凝、終凝時間滿足施工工藝要求，抗壓強度略高于燒結普通磚，放射性符合建筑主材標準;通過在磷石膏外墻墻體刮專用石膏粘結劑、界面劑和摻加聚合物砂漿抗裂劑的水泥砂漿，解決了磷石膏外墻遇水軟化、防水和抗?jié)B性能。
　　本文結合國家自然科學基金項目“現(xiàn)澆磷石膏承重墻及現(xiàn)澆磷石膏-混凝土網(wǎng)格式框架組合墻的破壞機理和承載力設計研究”(NO.51168008)和貴州省科技廳項目“以磷石膏為建筑主材和輔材的低、中

4、、高層建筑節(jié)能住宅的研究”(083061)，對磷石膏輔材節(jié)能建筑鋼筋混凝土空間網(wǎng)格框架結構體系進行系統(tǒng)的研究，主要研究工作如下:
　　(1)通過對翁福集團生產(chǎn)的工業(yè)副產(chǎn)物磷石膏物理力學性能研究，確定現(xiàn)澆磷石膏墻體灌漿料的合理配比，能同時滿足施工工藝、放射性、墻體干燥要求，結合實際施工工法，給出磷石膏澆注墻體現(xiàn)場施工操作方法和外墻防水做法。上述工作解決了現(xiàn)澆磷石膏墻體應用于工程的施工問題。
　　(2)介紹該結構體系的組成:現(xiàn)澆

5、磷石膏填充墻、空間網(wǎng)格框架結構墻體、磷石膏模盒密肋空心大板樓蓋。對比分析單榀網(wǎng)格框架和常規(guī)框架的受力性能;分析影響高層空間網(wǎng)格框架結構墻體力學性能的因素;并對單榀空間網(wǎng)格框架結構墻體進行簡化計算公式推導，并與有限元計算結果進行對比。推導出密肋樓蓋連續(xù)化分析計算公式，并給出矩形平面簡支密肋大板的求解;提出磷石膏模盒密肋空心大板樓蓋實用設計方法，并與有限元計算結果對比。
　　(3)進行3榀網(wǎng)格框架墻體和2榀常規(guī)框架墻體在低周反復荷載作

6、用下的試驗，研究了網(wǎng)格框架墻體的滯回曲線、骨架曲線、延性及耗能等，并與常規(guī)框架結構做對比分析。
　　(4)對試驗模型進行非線性有限元分析，采用混凝土損傷塑性模型，試驗結果與有限元分析結果最大水平承載力吻合較好，但有限元滯回曲線比試驗更飽滿。隨著柱軸壓比的增大，構件水平最大承載力有一定程度的提高，但耗能能力進一步減弱。
　　(5)對該新型結構體系進行連續(xù)化分析。連續(xù)化分析計算方法簡便可靠，可直接應用于實際工程，計算結果與有限元

7、計算結果吻合。連續(xù)化分析時，不能忽略梁剛度的貢獻。
　　(6)彈性動力時程分析時，地震波的選取很重要。彈塑性靜力分析和彈塑性動力時程分析結果吻合，由于彈塑性動力時程分析耗時較長，通?？上冗M行彈塑性靜力分析找到結構的薄弱層，從而采取相應的加強措施。
　　(7)分析影響空間網(wǎng)格框架結構力學性能的因素，給出合理的網(wǎng)格尺寸。結合算例，分別采用常規(guī)框架結構、空間網(wǎng)格框架結構進行設計，對其造價、綜合性能進行分析，當采用后者時，有較好的經(jīng)