【摘要】：針對(duì)提高傳統(tǒng)生土房屋抗震能力的要求，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)生土房屋的生態(tài)節(jié)能，課題組將生態(tài)復(fù)合墻結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)生土房屋有機(jī)結(jié)合，相互取長(zhǎng)補(bǔ)短、各汲優(yōu)點(diǎn)，提出一種內(nèi)填植物纖維生土基砌塊生態(tài)復(fù)合墻結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)體系既繼承了生態(tài)復(fù)合墻結(jié)構(gòu)良好的抗震性能，又具有生土材料因地制宜、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)良特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)安全性、適宜性與良好經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一。本文采取試驗(yàn)研究、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，詮釋內(nèi)填植物纖維生土基砌塊生態(tài)復(fù)合墻體受力機(jī)理，建立基于可靠度理論的墻體斜截面極限承載力的計(jì)算公式，為工程應(yīng)用提供理論依據(jù)。本文著重研究以下問(wèn)題： （1）介紹植物纖維生土基砌塊的主要制備工藝及流程。通過(guò)力學(xué)性能試驗(yàn)，研究填充塊材的受力特點(diǎn)，得到材料的基本物理、力學(xué)性能參數(shù)。用線(xiàn)性回歸分析法擬合出材料的單軸受壓本構(gòu)方程，用兩段直線(xiàn)構(gòu)造出其單軸受拉應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系；對(duì)4榀1/2比例內(nèi)填植物纖維生土基砌塊生態(tài)復(fù)合墻體開(kāi)展低周反復(fù)荷載試驗(yàn)研究，分析框格形式、高寬比對(duì)墻體的承載力、滯回特性、位移延性等抗震性能；試驗(yàn)結(jié)果表明：框格約束植物纖維生土基砌塊，外框約束預(yù)制墻板，各組件分階段釋放能量，實(shí)現(xiàn)了墻體的功能分區(qū)，使墻體具有多道抗震防線(xiàn)；墻體XML-1、ECW-2發(fā)生合理的“強(qiáng)柱弱板”剪切型破壞，墻體ECW-3發(fā)生不利的“強(qiáng)板弱柱”彎曲型破壞，高寬比較大的ECW-4發(fā)生不利彎剪型破壞模式，工程中應(yīng)注重墻板框格劃分及高寬比控制；4榀墻體從屈服階段到破壞階段，墻體的延性較好、等效粘滯阻尼系數(shù)均有明顯增大，均未出現(xiàn)倒塌，有效改善傳統(tǒng)生土墻的抗震性能。 （2）采用ANSYS建立的墻體數(shù)值模型，并對(duì)其進(jìn)行靜力彈塑性分析，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果在荷載-位移曲線(xiàn)、鋼筋應(yīng)變等方面吻合較好；在此基礎(chǔ)上，開(kāi)展關(guān)鍵參數(shù)變化的墻體數(shù)值擴(kuò)展分析，獲得框柱配筋率、軸壓比等關(guān)鍵因素對(duì)墻體彈性剛度、承載力的影響規(guī)律；基于試驗(yàn)研究及數(shù)值結(jié)果，分析墻體的抗剪機(jī)理，依據(jù)極限平衡理論，建立了內(nèi)填植物纖維生土基砌塊生態(tài)復(fù)合墻體斜截面極限承載力計(jì)算公式，并利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)值結(jié)果驗(yàn)證式的適用性。 （3）基于隨機(jī)響應(yīng)面基本理論，引入均勻設(shè)計(jì)表，提出基于改進(jìn)的隨機(jī)響應(yīng)面法的內(nèi)填植物纖維生土基砌塊生態(tài)復(fù)合墻斜截面極限狀態(tài)方程可靠指標(biāo)計(jì)算公式；利用該方法建立了內(nèi)填植物纖維生土基砌塊生態(tài)復(fù)合基于可靠指標(biāo)理論的斜截面極限承載力計(jì)算公式，，為實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用提供了理論依據(jù)與安全儲(chǔ)備。
[Abstract]:In order to improve the seismic capacity of the traditional raw soil houses and realize the ecological energy saving of the traditional raw soil houses, the research group organically combines the ecological composite wall structure with the traditional raw soil houses, and makes up for each other's weaknesses and takes advantage of each other. A kind of ecological composite wall structure of plant fiber raw soil block is put forward. The structure system not only inherits the good seismic performance of the ecological composite wall structure, but also has the excellent characteristics of raw soil materials according to local conditions, energy saving and environmental protection. It realizes the unity of structural safety, suitability and good economy. In this paper, by means of experimental study, theoretical analysis and numerical simulation, the stress mechanism of ecological composite wall with plant fiber raw soil block is explained, and the calculation formula of ultimate bearing capacity of inclined cross section of wall based on reliability theory is established. It provides theoretical basis for engineering application. This paper focuses on the following problems: (1) the main preparation process and process of vegetable fiber raw soil block are introduced. The mechanical properties of filling blocks were studied by mechanical properties test, and the basic physical and mechanical properties of the materials were obtained. The uniaxial compression constitutive equation of the material was fitted by linear regression analysis, and the uniaxial stress-strain constitutive relation was constructed by two straight lines. The low cycle repeated load test was carried out on 4 ecological composite walls with 1 / 2 ratio of plant fiber raw soil block. The seismic performance such as carrying capacity, hysteretic characteristics and displacement ductility of the wall were analyzed in terms of frame form, aspect ratio, and hysteretic property. The test results show that: the botanical fiber raw earth block is restrained by frame lattice, the precast wall panel is restrained by outer frame, and the energy is released by stages of each component, the functional partition of wall is realized, and the wall has multi-seismic defense line; The wall XML-1,ECW-2 has reasonable shear failure of "strong column and weak plate", the wall ECW-3 has unfavorable "strong plate and weak column" bending failure, and the ECW-4 with large height and width has unfavorable bending and shear failure mode. In the engineering, we should pay attention to the partition of the panel, frame and lattice and the aspect ratio control. From the yield stage to the failure stage, the ductility of the wall is better, the equivalent viscous damping coefficient is obviously increased, and none of the walls collapses. (2) the numerical model of the wall established by ANSYS is adopted, and the static elastoplastic analysis is carried out. The calculated results are in good agreement with the test results in the aspects of load-displacement curve and steel bar strain. On this basis, the numerical expansion analysis of the wall with the change of key parameters is carried out, and the influence of the key factors, such as the ratio of frame column reinforcement and axial compression ratio, on the elastic stiffness and bearing capacity of the wall is obtained, which is based on the experimental research and numerical results. On the basis of the ultimate equilibrium theory, the ultimate bearing capacity of the ecological composite wall with plant fiber and raw soil block is calculated, and the shear mechanism of the wall is analyzed, and the ultimate bearing capacity of the ecological composite wall is calculated. Using the experimental data and numerical results to verify the applicability of the formula. (3) based on the basic theory of random response surface, the uniform design table is introduced. Based on the improved random response surface method, a formula for calculating the reliability index of the limit state equation of the slope cross section of the ecological composite wall of the plant fiber raw soil block is presented. By using this method, a formula for calculating the ultimate bearing capacity of oblique sections based on the reliability index theory is established for the ecological composite of plant fiber raw soil blocks with inner filling, which provides a theoretical basis and a safe reserve for engineering application.
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TU311.2

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本文編號(hào)：2238002