文档介绍：密肋壁板结构简化计算模型对比分析黄炜1,2张程华1姚谦峰1魏晓1,3荆罡1侯莉娜1穆林1(,陕西西安710055;2西安交通大学土木工程系,陕西西安710049;,西安710032.)提要:密肋壁板结构中多种材料及构件的使用与嵌套,使实体计算模型比较复杂,在结构计算中需要提出简化计算模型。结合课题组前期研究成果及现代高层结构计算理论,提出密肋壁板结构弹性阶段简化数值模型与解析模型。利用前期1/10比例振动台试验研究结果,采用刚架-复合弹性板模型对结构进行时程分析,并验证简化数值模型的正确性;利用解析模型和数值模型对实际工程进行对比分析,验证解析模型的合理性。理论与试验表明:采用刚架-复合弹性板模型作为密肋壁板结构在弹性阶段的数值模型具有一定的理论依据和可行性;提出的框架-复合墙模型作为密肋壁板结构在弹性阶段的解析模型较为合理,为实际工程提供了一种较为简化、实用的手算解析方法。关键词:密肋壁板结构数值计算模型解析模型中图分类号::A1引言密肋壁板结构是适应我国墙体改革及建筑节能要求的产物,是一种轻质、高强、节能、抗震的建筑结构新体系。它以新材料、新结构与新工艺的采用为重要特征,主要是由预制的混凝土复合墙板与隐形外框及楼板装配整浇而成。密肋复合墙体作为结构的主要受力构件,它是由密肋复合墙板与隐形外框组成的墙肢或墙段。其中,密肋复合墙板是以截面和配筋较小的钢筋混凝土肋梁、肋柱为框格,内嵌以炉渣、粉煤灰等工业废料或其它生态材料为主的高性能轻质砌块预制而成[1~3](如图1所示)。(a)密肋复合墙板(b)密肋复合墙体(c)密肋壁板结构图1密肋壁板结构示意图收稿日期:2008年07月基金项目:中国博士后基金(2005038606);陕西省教育厅自然科学专项基金(06JK264);陕西省自然科学基金研究项目(陕科[2004]68号)。作者简介:黄炜男1976年1月出生副教授博士后主要从事新型建筑结构体系及高层结构抗震研究。E-mail:******@TEL:029-83063576密肋壁板结构构造上的特殊性及多种材料的使用与嵌套,使其实体计算模型单元种类多、数量大、计算异常复杂,需提出简化计算模型。在分析前期试验的基础上,本文提出密肋壁板结构在弹性阶段的数值模型和解析模型。对前期振动台试验[4]建模进行时程分析[5][6],验证简化数值模型的正确性;对实际工程进行对比分析,验证解析模型的合理性。2密肋壁板结构的简化数值模型在弹性阶段,密肋复合墙体作为一个整体受力构件,框格与砌块变形协调,其力学性能既不同于混凝土弹性板,也不同于轻质砌块。在宏观上,可视为一种以轻质砌块为基体,混凝土肋梁、肋柱为增强纤维的复合材料[7]等效弹性板[8]。本文提出刚架-复合弹性板力学模型(如图2所示),用于计算整体结构在弹性阶段的内力和变形情况。图2刚架-,在结构的简化计算模型中应保证墙体模型和实际结构等效,其等效原则[9]主要包括以下三点:1)自重相等模型中刚架采用的杆单元和原型结构相等,保证重力相等;墙板壳单元是等效而成的匀质墙板,用重度相等的方法保证重力相等,采用以下原则:(1)式中:、分别为墙板中混凝土和砌块的体积分数;为体积等效墙板的重度;、分别为混凝土和砌块的重度。2)结构布置不变结构计算模型和原型结构应在结构布置形式上保持一致。对于刚架杆单元,其截面大小、轴线位置和约束条件和原型结构刚架相同,且刚架在竖向和水平方向上具有连续性和整体性;对于等效弹性板壳单元,其尺寸大小、布置位置及连接条件和原型结构中的复合墙板相同。3)密肋复合墙体的抗侧刚度不变将密肋合复墙板等效为匀质弹性板,并保证密肋合复墙体和其模型的抗侧刚度相等,可以使地震作用分配到每一榀墙体上的剪力不发生改变。)弹性模量[10](2)式中:、分别为原墙体中混凝土、砌块的弹性模量;、分别为原墙体中混凝土、砌体的体积分数;为混凝土纤维修正系数,当不考虑单向纤维加强复合材料对其垂直于纤维方向的弹性模量加强时,;当考虑单向纤维加强复合材料对其垂直于纤维方向的弹性模量加强时,。本文按不考虑单向纤维加强复合材料对其垂直于纤维方向的弹性模量加强,取。2)剪切模量(3)式中:、分别为原墙体中混凝土、砌块的剪切模量。-复合弹性板力学模型的建立通用有限元计算软件有功能全面、发展成熟等优势,但密肋壁板结构的特殊性使得在通用软件的使用中需要予以考虑。1、力学模型的建立按照自重相等、结构布置不变和抗侧刚度不变的原则建立结构模型,保证模型和原结构等效。2、有限元建模过程1)杆元模型中刚架采用杆单