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不同内填材料的生态复合墙结构地震反应分析-西安建筑科技大学学报.PDF

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第 46 卷 第 4 期 西安建筑科技大学学报(自然科学版) Vol.46 No.4 2014 年 8 月 J. Xian Univ. of Arch. Tech. (Natural Science Edition) Aug. 2014 不同内填材料的生态复合墙结构地震反应分析 1 1 1 1,2 1 黄 炜 ,李 斌 ,张 巍 ,张程华 ,王冬冬 ( 1. 西安建筑科技大学土木工程学院,陕西 西安 710055 ;2. 西安科技大学建筑与土木工程学院,陕西 西安 710054 ) 摘要:生态复合墙体作为一种新型的生态环保住宅结构体系,其内填材料要满足因地制宜、就地取材的原则,本文在课题组 已研发和应用的五种生态复合墙体材料的基础上,采用经过验证的刚架-复合弹性板力学模型,对结构进行弹性阶段的动力 反应对比分析,并模拟原型结构在弹性阶段的动力特性.利用该模型对某工程实例分析研究,计算分析结果表明:在多种地 震波作用下,内填石膏砌块墙体频率最大,其余四种材料频率较为接近,内填草砖时频率最小;当内填草砖时,侧移及层间 位移最大,内填陶粒块和发泡块时,侧移及层间位移较为接近,而内填石膏时最小;五种不同内填材料的楼层加速度曲线趋 势大体趋于一致. 关键词: 生态复合墙结构;内填材料;刚架-复合弹性板力学模型;地震反应 中图分类号: TU313;TU375 文献标志码:A 文章编号:1006-7930(2014)04-0479-05 随着我国经济快速发展,城市化进程加快,能源环境问题突出.虽然新型建材的应用得到了较好的发 展,但应用量较发达国家还有很大差距,粘土砖的使用量更是占墙体材料 70%左右,导致每年大量农田被 挖毁.为适应我国国情,满足墙体材料革新及建筑节能要求,课题组研发的生态复合墙结构是一种生态环 保、施工方便、经济实用、具有多道抗震防线的新型住宅结构体系,其内填材料可根据当地生态材料的要 求按因地制宜、就地取材原则选用,研究和应用适用于不同地区的生态复合墙结构,对加速传统建筑业技 术进步和产业化升级将产生重要作用.课题组前期已根据不同地域特色及环境类别,研发并应用了几种复 合墙体生态内填材料[1] .本文结合课题组前期的研究成果,采用 SAP2000 有限元软件建立生态复合墙结构 刚架-复合弹性板力学模型,对不同内填生态材料的墙体结构在弹性阶段的地震反应进行对比分析. 1 生态复合墙体内填材料研究 在生态复合墙结构体系中,墙体不仅起着围护、分隔作用,同时还起着承重的作用,因此所选的内填 材料在力学性能上应能与外框架共同受力,协同工作,充分发挥生态复合墙结构的力学性能.由于生态复 合墙结构构造的特殊性,其内填生态材料还应满足轻质、抗压强度大、保温性能好、材料经济等性能要求.本 文在课题组前期研发及试验的基础上,对五种生态复合墙体内填材料进行了相关研究. 1.1 不同生态内填材料 1)加气混凝土 加气混凝土是含硅材料(如砂、粉煤灰、尾矿粉等)和钙质材料(如水泥、石灰等)加水并加入适量 发气剂和其它附加材料,经混合搅拌、浇注发泡、坯体静停与切割后,再经蒸压或常压蒸汽养护制成的一 种具有多孔结构的人造材料,而且废弃的轻质加气混凝土砌块经改性后可作为晶种加入掺有水泥的轻质加 气混凝土中生产新的制品,并用以改善轻质加气混凝土的性能. 根据课题组前期试验[2] ,选取容重为 580 kg/m3 的加气块作为研究对象,其配合比为水泥 7.5% ,砂 75% , 外加剂 2% ,其受压区应力-应变关系数学表达式:   1.3  0.3  3  0<≤     0 (1) 0  0 0    11.2   3.53.7    ≤≤ (2)
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