本文基于密肋复合板结构及相关研究成果,采用C型轻钢替代钢筋作为墙体边框,采用环保节能的发泡水泥替代生态砌块作为内嵌材料,形成一种新的墙体体系—装配式轻钢密肋墙体体系。本文采取试验研究、理论分析和数值模拟相结合的方法,诠释它的受力机理、破坏模式、抗震性能、地震响应、动力特性及设计方法,为装配式墙体大规模产业化应用奠定了基础。本文的主要工作如下:1.开展装配式轻钢密肋墙体试验研究(1)开展墙体内嵌材料—发泡水泥的力学性能试验,研究发泡水泥的特性,得到材料的基本物理、力学性能参数。(2)开展2榀全尺寸装配式墙体轴心受压试验,研究墙体在竖向荷载作用下的承载能力、变形能力、破坏过程及破坏特征。(3)开展3榀全尺寸装配式墙体低周反复荷载试验,研究墙体的承载能力、刚度、变形、延性、耗能及破坏特征等抗震性能指标。(4)结果表明发泡水泥芯材能与骨架共同抵抗大部分水平剪力;砂浆面层能约束墙体平面外变形,可大幅提高墙体的刚度和承载力。2.开展精细化数值模型与数值分析研究(1)通过试验数据,对墙体的承载力、变形特征及性能、破坏过程、破坏形态及特征等方面进行研究,通过对不同试件进行对比,明确轻钢密肋墙体在竖向、水平荷载及弯矩作用下的受力特性。(2)开展ABAQUS有限元数值模拟,验证模型的合理性和精确度,开展关键参数变化墙体数值扩展分析,获得轴压比、高宽比等关键因素对墙体弹性、刚度、承载力、位移和延性的影响规律,为类似的墙体工程设计提供参考。3.开展模拟地震振动台试验分析(1)开展模拟地震振动台试验,确定模态参数,通过地震波激励试验得出模型房屋的地震反应、破坏特征以及抗震性能。(2)进行非线性地震反应分析,建立轻钢密肋结构非线性地震反应分析方法,并进行轻钢密肋结构抗震能力评价。(3)选取两条地震地面运动加速度时程记录,进行装配式结构的地震响应分析,明确装配式结构在不同场地类别构成的四种地震动工况下结构响应,明确密肋轻钢复合墙体结构抗震优势。4.提出轻钢密肋墙体结构设计计算方法及构造措施(1)对轻钢密肋墙体在竖向荷载、水平荷载作用下的内力计算方法做初步探讨,提出承载力计算经验公式。(2)结合密肋复合墙结构工程实践经验,对轻钢密肋墙结构材料性能、布置原则、适用高度等做出了一般规定。创新点:1.设计了轻钢密肋墙体,进行了墙体受压性能和低周反复荷载下抗震性能试验,阐明了其受力机理,并阐明了其工作机理。2.进行了全比例房屋结构振动台试验,建立了轻钢密肋结构非线性地震反应分析模型,阐明了结构的损伤演化过程,评价了抗震能力和技术优势。3.建立了复合轻钢密肋墙体构造特点墙体有限元计算模型,获得了墙体轴压比和高宽比因素对其抗震性能影响的规律,提出了轻钢密肋墙体结构抗震设计要点与构造措施。