EPS模块低层现浇钢筋混凝土承重墙农房结构有限元分析

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本论文研究的EPS模块现浇钢筋混凝土承重墙结构体系,其显著特征是通过工厂生产的EPS模块积木式错缝搭接形成墙体模板,再根据设计要求内置钢筋浇筑混凝土,最终成为结构承重与保温一体化的复合墙体。当用于建造农村低层房屋时,该体系具有墙体承载力高,施工便捷,房屋热工性能优异等特点,应用前景广阔。但由于该体系的承重墙体与传统剪力墙有着明显区别,现有规范中规定的关于剪力墙的最小墙体厚度、最小配筋率以及墙体构造措施等对于该体系不完全适用,论文正是以此为背景,针对该结构体系的抗震性能展开研究。论文首先介绍了EPS模块低层现浇钢筋混凝土承重墙结构体系的主要构造措施与施工工艺,然后利用ABAQUS有限元软件,考虑EPS模块混凝土墙体试件不同高宽比、混凝土强度、轴压比、配筋率及边缘构造等因素对墙体力学性能的影响,建立了38个模拟EPS模块混凝土墙体试件足尺模型,通过弹塑性分析,对墙体承载能力与变形能力进行了探讨,同时对内嵌均匀EPS芯肋的混凝土墙体的等效简化方法进行了研究。论文最后以农房建筑为实例,建立了两个EPS模块混凝土墙体等效后的房屋模型,并进行了地震作用下的弹塑性时程分析,以探讨整体结构的抗震性能。论文的主要研究结论如下:(1)EPS模块现浇钢筋混凝土承重墙结构体系,实现了现场湿作业向工厂化、产业化的转变,可以极大提高农村建房效率;同时,由于结构承重墙体与保温工程同步施工,解决了新建房屋“后穿棉衣”引发的诸多问题,经济、社会、环境综合效益显著。(2)墙片模拟加载与分析结果表明,在墙厚一定的条件下(该结构体系对低层农房建筑,墙厚一般取130mm),墙片高宽比对力学性能影响显著,随着高宽比增大,构件的水平承载能力降低,延性增强;轴压比在0.2~0.3范围时,墙片的水平承载能力与延性指标均较为合理。(3)分析表明,单排配筋的EPS模块现浇混凝土墙体其折算水平抗剪强度不小于0.49Mpa,远远大于采用M10砂浆砌筑的砌体强度;当在墙体边部增设边缘构件与加强钢筋时,墙体的力学性能还要显著提高。综合分析表明,130mm厚的EPS模块现浇混凝土墙体完全可以满足1~2层农房的抗震设防要求。(4)由于EPS模块混凝土墙体的特殊构造,实用分析时宜对墙片进行等效。通过大量对比分析,综合考虑初始弹性刚度与承载能力两方面的因素,本文认为将130mm厚EPS模块混凝土墙体等效为110mm厚实心混凝土墙体相对合理。(5)2层EPS模块房屋整体弹塑性分析表明,结构在8度罕遇地震作用下,最大层间位移角为1/5410,在9度罕遇地震作用下,最大层间位移角为1/3929,结构尚处于弹性阶段,未产生明显塑性变形,完全满足我国抗震设防“大震不倒”的要求。
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