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配筋混凝土砌块砌体结构是指由预制的空心混凝土砌块用专用砂浆砌筑成墙体,在墙体的竖向孔洞内配置竖向钢筋,水平凹槽或水平灰缝内配置水平钢筋,然后往墙体的孔洞内浇灌细石混凝土形成的砌体剪力墙结构。它是一种强度高、延性好,经历了强烈地震考验,受力性能类似钢筋混凝土剪力墙结构的完整的结构体系,被称之为“预制装配整体式”混凝土剪力墙结构。它克服了传统砌体强度低、脆性大的缺点,同时保留了其施工方便、造价低廉的优点,在美国等发达国家得到广泛应用,亦是我国大力推广的结构体系之一。而配筋混凝土砌块砌体框支结构则是在其基础上,取消首层的部分墙体,代之以混凝土框架,支承起上部的墙体,从而形成较大的底部空间。此种结构在临街的商店-住宅、商店-旅馆建筑中有着较好的应用前景。
而目前,由于该结构应用历史较短,国内对这种结构的研究还不充分,无论是试验数据还是理论成果,都较为缺乏,实际工程设计中只能借鉴框支墙梁或钢筋混凝土转换梁的某些条文规定,影响了工程的正常设计,阻碍了该结构体系的推广。
针对此种情况,本文对配筋混凝土砌块砌体框支转换结构进行了有限元的理论研究。研究分为以下两个部分。
第一部分是分析弹性阶段的单跨框支转换结构的工作性能。文中首先通过与已有计算数据的对比,选定了有限元分析软件,并对单跨框支转换梁进行了初步计算,摸清其在竖向荷载作用下的应力、应变分布和内力的传递途径,初步确立了有限元分析计算模型;然后,引入了解决多因素对比试验问题的一个数学方法——正交试验设计,并利用这种方法对模型的参数进行了正交设计,有效减少了模型分析量;之后,对有限元计算结果进行直观分析和方差分析,分清楚各因素的作用并找出对内力影响显著的因素;最后,对计算结果进行回归分析,给出各构件内力的近似计算公式,并通过具体实例的计算,说明公式拟合性良好。
第二部分,是在第一部分分析的基础上,基于能力设计概念对框支转换构件的内力调整系数进行了探索性的研究,给出了调整系数的取值,保证转换层在按照调整后的设计内力进行配筋后,能在上部墙体屈服时保持准弹性状态。