新型節(jié)能頁巖燒結砌塊結構受力性能及設計方法研究.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％的目標要求的新型節(jié)能頁巖燒結砌塊,并已建成國內第一條、世界上規(guī)模最大的新型節(jié)能頁巖燒結砌塊生產線,奠定了新型節(jié)能頁巖燒結砌塊在我國廣泛推廣應用和開展國際合作的良好基礎,但是由于受到時間和應用條件的限制,尚未進行力學性能、抗震性能和設計方法研究。
　　本文針對新型節(jié)能頁巖燒結砌塊——頁巖燒結保溫砌塊和頁巖燒結復合外墻保溫砌塊(WDF)展開系統(tǒng)的試驗研究,并根據試驗研究成果提出結構設計

2、方法,為新型節(jié)能頁巖燒結砌塊的推廣和應用提供支撐,本文具體研究內容如下:
　　(1)頁巖燒結保溫砌塊砌體力學性能試驗研究
　　針對29排孔和21排孔兩類頁巖燒結保溫砌塊分別開展了砌體抗壓性能試驗和抗剪性能試驗研究,獲得了頁巖燒結保溫砌塊砌體基本力學性能指標,掌握了該類砌體破壞特征和破壞機理,提出了抗壓強度和抗剪強度計算表達式,并對砌體變形性能進行研究,得到砌體應力-應變關系式,給出了彈性模量計算表達式和泊松比建議取值;此外還

3、進行了29排孔頁巖燒結保溫砌塊砌體在剪壓復合受力狀態(tài)下的抗剪性能試驗,掌握了剪壓破壞的基本特征,提出了砌體靜力抗剪強度計算公式。
　　(2)頁巖燒結保溫砌塊承重墻體抗震性能試驗研究
　　通過10片足尺頁巖燒結保溫砌塊墻體試件低周反復荷載試驗,分析了該類墻體破壞形態(tài)和破壞特征,同時對墻體各項抗震性能指標(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)進行了詳細的分析和計算,并針對墻體恢復力模型和抗倒塌性能進行

4、分析,最后提出了頁巖燒結保溫砌塊墻體抗震抗剪承載力建議公式,為頁巖燒結保溫砌塊的推廣和應用提供了試驗數據和理論支持。
　　(3)頁巖燒結保溫砌塊框架填充墻平面外振動臺試驗研究
　　通過對四片足尺單層單跨頁巖燒結保溫砌塊框架填充墻試件進行平面外模擬地震振動臺試驗,研究了在El-Centro波、Taft波、天津寧河波和Double El-Centro波等地震波作用下模型結構反應的特點,通過頻率、加速度、相對位移、鋼筋應變反應分析

5、了填充墻與框架結構之間的連接構造措施對模型結構的平面外地震反應的影響,建議在實際工程中采用與框架均柔性連接的構造方式,水平拉結帶間距不超過五皮砌塊高度、填充墻與框架梁之間的拉結筋間距取1m。
　　(4)剪力墻外貼WDF保溫體系平面外振動臺試驗研究
　　通過對四片足尺剪力墻外貼 WDF保溫體系試件進行平面外模擬地震振動臺試驗,研究了在El-Centro波、Taft波、天津寧河波和Double El-Centro波等地震波作用下

6、模型結構反應的特點,通過頻率、加速度、相對位移、鋼筋應變反應分析了錨栓布置數量及布置形式對模型結構的平面外地震反應的影響,建議在工程設計中可適當考慮加強結構頂部構造措施,比如增加錨栓個數等。
　　(5)頁巖燒結保溫砌塊墻體剛架-等效單斜撐力學模型
　　在頁巖燒結保溫砌塊墻體低周反復荷載試驗研究的基礎上,提出了頁巖燒結保溫砌塊墻體剛架-等效單斜撐力學模型,并采用SAP2000有限元分析程序分別對該模型在彈性階段和彈塑性階段進行

7、分析驗證。通過分析提出了等效單斜撐有效寬度計算公式,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算表達式,并提出了等效單斜撐塑性鉸的力-位移本構關系,通過和試驗結果比較發(fā)現(xiàn),利用頁巖燒結保溫砌塊墻體剛架-等效單斜撐力學模型可以很好地反映原型結構在彈性階段和彈塑性階段的受力性能。
　　(6)新型節(jié)能頁巖燒結砌塊結構設計方法研究
　　根據試驗研究成果和實際工程應用資料以及現(xiàn)有規(guī)范規(guī)定,分別提出頁巖燒結