黄土地区基于土与结构相互作用的密肋复合墙结构设计方法研究

以密肋复合墙结构为研究对象，在黄土地基条件下，以黄土力学以及地基基础与结构相互作用理论为依据，以确定黄土地区密肋复合墙结构-地基-基础体系的计算理论及设计方法为目标，开展以下研究：（1）原状黄土基于统一强度理论的静力损伤结构性本构模型研究；（2）基于弹塑性理论并考虑含水量影响的动力结构性本构模型研究；（3）实现黄土静、动力本构模型在ABAQUS软件中的二次开发；（4）黄土地区密肋复合墙结构地基基础静力与动力相互作用的力学机理研究；（5）密肋复合墙结构基于相互作用理论的动力特性与抗震性能研究。在此基础上，提出黄土地基条件下密肋复合墙结构基于静力相互作用理论的结构优化设计方法与基于动力相互作用理论的抗震设计方法，为密肋复合墙结构体系在黄土地区的设计计算提供理论依据。

密肋复合墙结构作为一种绿色环保型可装配式结构，已在部分住宅及公寓建设项目进行了试点应用。然而，在试点工程结构的设计计算中未考虑地基与结构相互作用的影响，结构计算分析与设计方法尚需进一步完善。为了研究地震作用下地基与密肋复合墙结的相互作用关系以及相互作用对结构振动特性及地震反应的影响机制，主要完成了以下工作：（1）提取原状黄土土样并制作重塑土样，进行黄土的常规物理力学性质试验及动三轴试验，研究了黄土的动剪切模量、阻尼比随土体固结状况的变化规律。结果表明，黄土的动剪切模量受到土体围压、含水率及结构性等因素的影响。通过综合考虑黄土动力特性的影响因素，合理确定黄土地基动力相互作用分析的地基刚度与阻尼系数、边界条件等关键参数。（2）进行密肋复合墙结构在建工程施工加荷过程中地基土压力原位测试，依据测试结果分析了基底反力的分布规律。同时进行密肋复合墙与地基静力相互作用的数值分析，分析了结构在水平与竖向荷载下的内力分布情况。结果表明密肋复合墙结构基底反力与基础的纵横向刚度、地基土的特性、地基与结构相互作用模式等因素有关，且考虑相互作用后产生显著的次应力，使上部结构墙体内力重分布。（3）依据荷载分布及结构刚度等效原则建立密肋复合墙结构的动力宏观力学模型，确定黄土地基辐射阻尼的粘弹性边界参数，进行密肋复合墙结构体系进行动力相互作用分析，分析了结构层间位移及各楼层的加速度放大系数，研究了在刚性地基条件下及考虑相互作用时结构动力特性及地震反应的变化规律。同时依据密肋复合墙结构的特点及结构模型试验相似理论，设计制作了密肋复合墙结构模型试件并确定试验方案，分别进行了考虑相互作用与不考虑相互作用的振动台试验。结果表明，考虑相互作用后结构周期变长，位移明显变大，顶层加速度与速度变大，底层加速度与速度减小，同时结构底部剪力减小；地震波的频谱特性、峰值等地震动输入参数对密肋复合墙结构与地基相互作用效应影响显著。研究结果为密肋复合墙结构抗震设计以及地基基础设计提供了科学的依据，为该结构的推广应用提供了技术支撑。