混凝土框架-配筋砌块砌体混合体系协同工作机理与结构性能研究

为适应我国城镇化建设，推广新型墙体，本项目提出一种新型的结构- - 混凝土框架-配筋砌块砌体混合结构体系。该体系综合了混凝土框架结构和配筋砌块砌体剪力墙结构的优点，克服了框架结构侧向刚度低、配筋砌块砌体剪力墙结构平面布置不灵活等局限性，构造了双重抗侧力体系，形成了多道抗震防线，提高了结构的抗倒塌能力。本项目着重研究新体系协同工作机理及结构体系的整体性能，主要内容包括：1）构件性能研究：新体系的四种框墙组合类型中框、墙的协同工作机理、破坏形态和结构性能；2）体系性能研究：新体系的整体协同工作机理和结构性能；3）推广应用研究：新体系的分析理论及设计方法。研究工作主要采用理论分析、1/4模型/足尺模型与计算机模拟相结合的拟静力实验、有限元数值分析等方法。研究成果将为新体系的推广、应用提供理论依据，有助于扩大混凝土砌块的应用范围，推进我国的墙体改革，符合我国节能减排、可持续发展的要求。

本项目提出了混凝土框架-配筋砌块砌体混合结构体系，并从构件性能、体系性能及推广应用三方面进行研究，旨在掌握混凝土框架与配筋砌块砌体之间协同工作机理及体系的整体性能。四种类型的组合方式依次为连接键连接、墙梁连接、墙柱连接和全连接。.组合类型Ⅰ是配筋砌块砌体墙与框架梁、柱间均设有足够间隙并通过连接键连接。研究重点在于设计合理的框墙连接来实现预期的传力路径。随着连接键数量的增加，连接键间距减小，最大水平荷载增大，对比表明连接键连接对传力有至关重要的作用；灌芯率和抗剪承载力呈线性增长的关系，对墙体的抗侧刚度影响显著，对开裂荷载与开裂位移的影响比较小。结构的极限荷载随着水平配筋直径的增加而增加，不同水平配筋直径不影响结构破坏的顺序；结构的极限荷载随高宽比的增加而减小，随柱截面高度的增加而增加；对于不同的开洞率，其影响显著。.组合类型Ⅱ是在配筋砌块砌体墙与框架柱间设有足够的间隙而墙与梁紧密相连。研究表明，构筑框架和砌墙的顺序会明显影响结构的受力；随着墙体的高宽比的增大和弹性模量的减小，构件的极限承载力降低；随着灌芯率的增加，其极限荷载几乎是线性增长，整体结构的极限荷载也随着灌芯率的增加而明显增加；随着水平配筋率的增加，墙体的开裂荷载和水平配筋率几乎成正比例关系；当配筋率大于0.23%时，结构的极限位移和配筋率几乎呈线性关系。.组合类型Ⅲ是通过在配筋砌体墙与框架梁间设有足够的间隙而与框架柱紧密接触来实现。研究表明，结构的开裂荷载与极限荷载随梁、柱截面高度的增加而增大，而开裂位移与极限位移随梁截面高度的增加而降低；随着墙的高宽比增大，结构的开裂荷载与极限荷载减小，开裂位移与极限位移增大，而砌体弹性模量的增加正好与之相反。.竖向荷载、灌芯率、高宽比及灌芯位置对组合类型Ⅳ静力性能的影响均较大：结构的极限荷载随着竖向荷载、灌芯率的增加几乎成线性增长，其机理是竖向荷载的增大使结构双向受力，从而加强了其荷载承受能力，而灌芯率的增加则直接增大了结构的侧向刚度，从而使结构极限荷载增加；高宽比的减小则使得出现“短柱效应”，结构的延性减弱，刚度增强，从而增强其承载能力；灌芯位置对结构的性能影响则较为复杂。. 本项目需建立能够反映框墙各组合类型受力特征及整体结构抗震性能的合理有限元模型从而找到合理的结构形式，且欲使其从概念提出过渡到广泛应用，则针对此体系的设计原则和设计方法必不可少，这也是本项目