底层框架-配筋暖砖墙体抗震性能研究分析

作     者：闫清峰 

作者单位：青岛理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：祝英杰

授予年度：2018年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：底层框架-配筋暖砖墙体 有限元分析 抗震性能 模态分析 谐响应分析 低周反复荷载试验模拟 滞回曲线 

摘      要：CKBZ保温暖砖是近几年兴起的一种新型建筑材料,它使用聚苯乙烯材料压制而成,采用积木式搭接,按照要求配置墙体钢筋,在暖砖内孔洞内浇筑免振捣自密实混凝土,形成保温承重一体化墙体。该墙体具有多种优良性能:节能保温,造价低,施工快,节约土地,整体性好,寿命长,抗震性能好,满足低碳节能的社会要求。本文利用ANSYS软件对底层框架-配筋暖砖墙体的抗震性能进行有限元分析,建立了墙体有限元模型,对底层框架-配筋暖砖墙体进行模态分析、谐响应分析以及低周反复荷载试验模拟,研究了配筋方式、混凝土强度等级、高宽比、肋厚以及洞口等不同参数对墙体抗震性能的影响规律。底层框架-配筋暖砖墙体的第一振型均为平动弯曲,这说明底层框架-配筋暖砖墙体受力均匀合理,其扭转刚度大于抗侧移刚度。由于墙体中聚苯块的存在,墙体刚度得到了一定的削弱。在X方向激振力作用下,未开洞墙体的峰值位移对应的频率出现在0.3Hz～1Hz之间,高宽比大的墙体在2Hz～3.5Hz之间也出现较大的位移响应;开洞墙体的峰值位移对应的频率也出现在0.3Hz～1Hz之间,在结构设计中应避免此频率范围内的荷载造成的共振破坏。底层框架-配筋暖砖墙体由于短肋的存在,容易产生应力集中,墙体开裂荷载较小,在短肋处首先出现裂缝,裂缝发展较为缓慢,底层框架最先出现贯穿裂缝并发生破坏。墙体的滞回曲线饱满,延性和吸收地震能量的能力较强;混凝土强度等级的提高和水平钢筋配筋率的增大,可以有效提高墙体的抗侧移刚度和极限位移,墙体的延性系数分别增大了 8.23%和3.64%,墙体的耗能能力明显增强;竖向配筋率的提高总体来说对墙体性能的影响并不大,过高的配筋率反而会不利于墙体延性的发挥;肋厚的增加对墙体的各方面性能均有小幅度的提升,但效果不明显;高宽比大的墙体初始刚度较小,但是极限位移和极限荷载大,有更好的延性变形能力,延性系数增大了 18.11%,破坏位移也增大了 28.99%;高宽比小的墙体,破坏速度快,耗能能力差,延性系数降低了 10.30%,破坏位移减小了 13.13%;墙体开洞会严重降低墙体的刚度,明显削弱了墙体的延性和耗能能力,延性系数降幅的平均值达到了 13.33%。对比分析底层框架-配筋暖砖墙体、底层框架-混凝土剪力墙体以及底层框架-配筋砌块墙体发现,底层框架-配筋暖砖墙体具有更好的延性以及变形能力,耗能能力强,刚度退化慢,但与其它墙体相比承载能力较弱,抗侧移刚度较低。