村镇住宅装配式节能生态复合墙抗震性能研究(附件)【字数：17809】
摘 要本文旨在着眼于我国农村绿色宜居工程的实际，以适用于低层村镇住宅集承重-节能一体的新型装配式节能生态复合墙为研究对象，拟采用试验研究、数值模拟和理论分析相结合的研究方法，揭示其传力机制和破坏机理，分析内嵌生态秸秆板与肋格的协同工作，为此类构件的抗震设计及相关规范的制定提供理论依据和技术支撑，对提高我国绿色宜居村镇生态化装配式结构的抗震性能具有重要的科研意义，对保证人民生命财产安全具有重要的现实意义。主要开展以下研究内容（1）对4榀墙体（内嵌蒸压加气混凝土砌块、内嵌秸秆板、墙板开门洞以及肋格掺入秸秆纤维）进行1/2比例低周反复荷载试验，研究该装配式复合墙体的受力特征和破坏机制，对其承载力、滞回特性、延性、刚度退化和耗能能力等重要抗震指标进行详细分析。（2）采用 ABAQUS 有限元软件建立考虑材料非线性、几何非线性以及复合墙体构件间界面新型装配式节能生态复合墙的精细有限元模型，通过对复合墙试件受力全过程的仿真模拟，考察内嵌材料、开洞、肋格材料等参数对复合墙抗震性能的影响规律，验证有限元模拟结果的正确性。（3）基于试验和有限元模拟得到的新型装配式节能生态复合墙损伤演变过程和破坏形态，建立不同高宽比、不同开洞位置状态下的定性量化描述，并对此进行了系统分析，阐明密肋复合墙体三道防线工作机理，分析各道防线参数变化对密肋复合墙体整体工作性能的影响。
Key words: Straw board; Composite wall; Seismic performance; Low cycle repeated trial; Finite element simulation 目录
摘 要 I
Abstract II
第一章 绪 论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究现状 3
1.3 研究意义 4
1.4 研究内容 5
第二章 低周反复荷载作用下墙体抗震性能试验研究 6
2.1 试验设计与制作 6
2.2 试验方法 9
2.3 试验现象 11
2.4 不同构造形式的复合墙体抗震性能分析 14
2.5 本章总结 18
第三章 基于ABAQUS生态复合墙体有限元数值 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
分析 20
3.1单元模型的选取 20
3.2 实体模型建立 20
3.3求解结果分析 21
3.4影响生态复合墙体性能的关键因素分析 24
3.5本章小结 27
第四章 结论与展望 29
4.1 结论 29
4.2 展望 30
致谢 31
参考文献 32
第一章 绪 论
1.1 研究背景
近年来，随着我国城镇化进程的加快和绿色建筑的推广，建筑业已进入绿色
城镇化时代，2019 年建筑业总产值达到 25.1 万亿元，未来四年（20202023）预计年均复合增长率约为 7.08%，到2023年将达到 33.1 万亿元。科技部在全面贯彻《乡村振兴战略规划（20182022 年）》中明确指出，重点发展绿色宜居村镇生态化结构体系，特别是绿色建材、钢结构和装配式建筑[14]。装配式建筑作为绿色宜居建筑结构已被提升到了新高度，因此对装配式建筑结构性能的研究具有重要现实意义。
密肋复合墙板作为装配式结构构件的一种，是以截面较小的钢筋混凝土肋梁、肋柱为肋格，内嵌轻质填充块材预制而成。该结构充分利用了填充块材轻质、保温的性能，又利用了混凝土高强度、高弹性模量的特点，实现了材料在功能上的复合，具有自重轻、整体工作性能好，承载力高、施工速度快、节能环保、造价低廉等优点，已被应用于当今村镇绿色低层住宅建筑中。
与此同时，我国是农业大国，农作物秸秆是农业生产系统中一种重要的生物质可再生资源，包含了水稻、棉花、玉米等多种农作物秸秆，但因其产量大，地理分布范围广，可收集难度较低，长期以来，农作物秸秆一直没有得到足够的重视和有效利用，致使大部分农作物秸秆被当作废弃物丢弃或焚烧，不仅造成生物资源的浪费，而且也造成了严重的环境污染。加快推进秸秆综合利用，对于日益严重的能源短缺和环境污染问题具有重要意义。
基于此，本论文指导老师所在科研团队提出了一种新型装配式生态复合墙体，以秸秆板嵌于具有肋梁、柱的肋格形式的墙体中，如图11所示，可应用于我国低层村镇住宅的中，具有轻质、节能、抗震的特点，极具推广价值，是适应我国建筑节能及墙体改革要求的产物。课题来源于苏州市科学技术研究支撑项目（SS201732）：《村镇住宅装配式节能生态复合墙体关键技术研究及应用》。
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（a）低层村镇住宅 （b） 复合墙结构
图11 新型装配式节能生态复合墙结构
经初步分析，该新型装配式节能生态复合墙结构体系具有以下特点：
承载力高
当前传统村镇住宅中多以砌体结构为主，只设置少数构造柱，在遭受中小震后，当构造柱集中破坏后必然导致整体结构过早破坏。而同样尺寸的墙体，选用本文所提出的新型装配式节能生态复合墙结构，因肋梁、肋柱形成的肋格能够形成塑性铰的位置较多，使得墙体具备稳定的水平承载力及良好的耗能性能，即使最终破坏时，墙体作为抗侧力构件已达到极限状态，但仍可以承担全部竖向荷载。
抗震性能好
由图11所示，新型墙体结构体系分为三部分：内嵌秸秆板、肋格和外框，这三部分相互作用、共同受力，在抵抗地震时，可以依次在结构的弹性、弹塑性和破坏阶段发挥作用，在地震反复作用下，以内嵌秸秆板作为第一道防线，由肋柱和肋梁组成的肋格作为第二道防线，外框则是第三道防线，从而形成了该结构的三道抗震防线，达到裂而不倒、增强抗震性能的目的。
（3）施工方便、节能环保
新型装配式节能生态复合墙以砌块为模板，省去了繁琐地支模工序，也避免了在浇筑肋柱、肋梁部位易造成的贯穿裂缝施工缺陷。整个墙体适合工厂化生产，现场吊装拼接，大大减少了现场作业的工作量，加快了施工速度。同时，内嵌秸秆板大幅度降低了墙体的导热系数，经课题组前期热工试验可知[5]，200mm厚新型复合墙板，其传热系数接近接近490mm厚空心砖墙，可达到当前民用建筑建筑65%的节能目标。
（4）造价低廉，变废为宝
因地制宜地开发利用秸秆资源,将其利用于村镇建筑节能和抗震上,促进新村经济发展,进一步节约材料，变废为宝，降低综合造价。
1.2 国内外研究现状
当前我国建筑能耗已达到总能耗的35%40%，有必要大力推广节能建筑和推进墙体材料革新[67]。新型墙体材料是一种能够满足现代建筑业发展要求的墙体材料，如建筑产业化、施工机械化、减少施工现场湿作业等，以不消耗耕地和破坏生态环境污染为代价改善建筑功能，具有重量轻、强度高、抗震性能好，节能保温、技术先进、经济合理等突出优点。
1.2.1国外研究现状
Key words: Straw board; Composite wall; Seismic performance; Low cycle repeated trial; Finite element simulation 目录
摘 要 I
Abstract II
第一章 绪 论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究现状 3
1.3 研究意义 4
1.4 研究内容 5
第二章 低周反复荷载作用下墙体抗震性能试验研究 6
2.1 试验设计与制作 6
2.2 试验方法 9
2.3 试验现象 11
2.4 不同构造形式的复合墙体抗震性能分析 14
2.5 本章总结 18
第三章 基于ABAQUS生态复合墙体有限元数值 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
分析 20
3.1单元模型的选取 20
3.2 实体模型建立 20
3.3求解结果分析 21
3.4影响生态复合墙体性能的关键因素分析 24
3.5本章小结 27
第四章 结论与展望 29
4.1 结论 29
4.2 展望 30
致谢 31
参考文献 32
第一章 绪 论
1.1 研究背景
近年来，随着我国城镇化进程的加快和绿色建筑的推广，建筑业已进入绿色
城镇化时代，2019 年建筑业总产值达到 25.1 万亿元，未来四年（20202023）预计年均复合增长率约为 7.08%，到2023年将达到 33.1 万亿元。科技部在全面贯彻《乡村振兴战略规划（20182022 年）》中明确指出，重点发展绿色宜居村镇生态化结构体系，特别是绿色建材、钢结构和装配式建筑[14]。装配式建筑作为绿色宜居建筑结构已被提升到了新高度，因此对装配式建筑结构性能的研究具有重要现实意义。
密肋复合墙板作为装配式结构构件的一种，是以截面较小的钢筋混凝土肋梁、肋柱为肋格，内嵌轻质填充块材预制而成。该结构充分利用了填充块材轻质、保温的性能，又利用了混凝土高强度、高弹性模量的特点，实现了材料在功能上的复合，具有自重轻、整体工作性能好，承载力高、施工速度快、节能环保、造价低廉等优点，已被应用于当今村镇绿色低层住宅建筑中。
与此同时，我国是农业大国，农作物秸秆是农业生产系统中一种重要的生物质可再生资源，包含了水稻、棉花、玉米等多种农作物秸秆，但因其产量大，地理分布范围广，可收集难度较低，长期以来，农作物秸秆一直没有得到足够的重视和有效利用，致使大部分农作物秸秆被当作废弃物丢弃或焚烧，不仅造成生物资源的浪费，而且也造成了严重的环境污染。加快推进秸秆综合利用，对于日益严重的能源短缺和环境污染问题具有重要意义。
基于此，本论文指导老师所在科研团队提出了一种新型装配式生态复合墙体，以秸秆板嵌于具有肋梁、柱的肋格形式的墙体中，如图11所示，可应用于我国低层村镇住宅的中，具有轻质、节能、抗震的特点，极具推广价值，是适应我国建筑节能及墙体改革要求的产物。课题来源于苏州市科学技术研究支撑项目（SS201732）：《村镇住宅装配式节能生态复合墙体关键技术研究及应用》。
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（a）低层村镇住宅 （b） 复合墙结构
图11 新型装配式节能生态复合墙结构
经初步分析，该新型装配式节能生态复合墙结构体系具有以下特点：
承载力高
当前传统村镇住宅中多以砌体结构为主，只设置少数构造柱，在遭受中小震后，当构造柱集中破坏后必然导致整体结构过早破坏。而同样尺寸的墙体，选用本文所提出的新型装配式节能生态复合墙结构，因肋梁、肋柱形成的肋格能够形成塑性铰的位置较多，使得墙体具备稳定的水平承载力及良好的耗能性能，即使最终破坏时，墙体作为抗侧力构件已达到极限状态，但仍可以承担全部竖向荷载。
抗震性能好
由图11所示，新型墙体结构体系分为三部分：内嵌秸秆板、肋格和外框，这三部分相互作用、共同受力，在抵抗地震时，可以依次在结构的弹性、弹塑性和破坏阶段发挥作用，在地震反复作用下，以内嵌秸秆板作为第一道防线，由肋柱和肋梁组成的肋格作为第二道防线，外框则是第三道防线，从而形成了该结构的三道抗震防线，达到裂而不倒、增强抗震性能的目的。
（3）施工方便、节能环保
新型装配式节能生态复合墙以砌块为模板，省去了繁琐地支模工序，也避免了在浇筑肋柱、肋梁部位易造成的贯穿裂缝施工缺陷。整个墙体适合工厂化生产，现场吊装拼接，大大减少了现场作业的工作量，加快了施工速度。同时，内嵌秸秆板大幅度降低了墙体的导热系数，经课题组前期热工试验可知[5]，200mm厚新型复合墙板，其传热系数接近接近490mm厚空心砖墙，可达到当前民用建筑建筑65%的节能目标。
（4）造价低廉，变废为宝
因地制宜地开发利用秸秆资源,将其利用于村镇建筑节能和抗震上,促进新村经济发展,进一步节约材料，变废为宝，降低综合造价。
1.2 国内外研究现状
当前我国建筑能耗已达到总能耗的35%40%，有必要大力推广节能建筑和推进墙体材料革新[67]。新型墙体材料是一种能够满足现代建筑业发展要求的墙体材料，如建筑产业化、施工机械化、减少施工现场湿作业等，以不消耗耕地和破坏生态环境污染为代价改善建筑功能，具有重量轻、强度高、抗震性能好，节能保温、技术先进、经济合理等突出优点。
1.2.1国外研究现状
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