现浇磷石膏—混凝土网格式框架组合墙平面外偏心受压力学性能研究

作     者：董晓龙 

作者单位：贵州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张华刚

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：现浇磷石膏 网格式框架 组合墙 有限元分析 平面外偏心受压 试验研究 内力分配系数 

摘      要：贵州省旅游资源丰富,风景优美的青山绿水为贵州的GDP做出了极大贡献,然而贵州作为一个磷矿资源大省,每年湿法生产磷酸后排放了大量磷石膏,对我们赖以生存的青山绿水造成了极大地污染。工业废料磷石膏现浇于网格式框架构成网格式框架组合墙,将磷石膏转化为新型建筑材料,减少了混凝土的用量,促进磷石膏的资源化利用,有利于环境保护和贵州省经济发展。本文首先叙述了磷石膏、节能墙体和网格式框架组合墙体的研究现状以及研究目的和意义。以现浇磷石膏-混凝土网格式框架组合墙为研究对象,运用有限元线弹性理论分析了研究对象在平面外偏心荷载作用下的力学性能。数据分析表明,现浇磷石膏对网格式框架组合墙有明显的强度贡献作用。根据有限元分析结果制定了试验方案,按1/3缩尺比例制作了4组试件进行偏心距为40mm的竖向加载试验,每组试件均含2榀组合墙和1榀网格式框架。试验结果表明:试件的楼层梁先于层间梁开裂,中柱先于边柱被压溃,试件破坏时,组合墙上可见明显的现浇磷石膏崩塌现象;组合墙开洞对结构承载力有明显影响,未开洞组合墙的承载力约为网格式框架承载力的1.5倍,而开洞组合墙的承载力与网格式框架的承载力相当;现浇磷石膏可以有效分担结构的竖向偏心荷载,在同级偏心竖向荷载作用下,组合墙中混凝土构件的压应力明显低于纯网格式框架构件的压应力;弹性有限元分析的应力结果与试件开裂前的应力测试结果误差较小,明显表明了现浇磷石膏的强度贡献作用。本文对竖向偏心荷载作用下现浇磷石膏-混凝土网格式框架组合墙混凝土柱的内力分配系数进行研究。为了考察竖向偏心力大小变化对不同考察截面混凝土柱内力分配系数的影响,取平面外偏心距为40mm,四种不同竖向偏心力施加于现浇磷石膏-混凝土网格式框架组合墙和对比框架;为了考察开洞、开门情形对网格式框架组合墙不同考察截面受拉、受压面混凝土柱内力分配系数的影响,通过开洞、开门算例与相同构件尺寸和截面的算例进行对比。分析表明,荷载大小的变化对不同截面混凝土柱内力分配系数几乎没有影响,而开洞、开门情形对混凝土柱在不同考察截面的柱内力分配系数影响很大,特别是对开洞洞口两侧中柱以及开门侧中柱和边柱的内力分配系数影响尤为明显。