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适合农村地区的绿色轻型木结构住宅

作　者: 付立阳
导　师: 刘雁
学　校: 扬州大学
专　业: 结构工程
关键词: 农村住宅体系轻型木结构房屋木框架剪力墙单调荷载反复荷载底部剪力法有限元分析
分类号: TU366.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

“汶川地震”给我们敲响了警钟,让我们了解到尽管“社会主义新农村建设”已开展多年,但农村地区农村住宅体系仍存在着巨大隐患。本着“未雨绸缪”的精神,本文中对于江苏地区农村住宅结构体系现状、相关政策及其执行情况、以及其他一系列相关问题进行了系统调研,掌握了第一手资料,并给出了一些相关的解决方法和建议。同时,文中依据目前江苏苏北速生杨树木材的现状和杨树木材已有的研究成果,认为使用速生杨木材的新型木结构剪力墙结构体系是可以在江苏农村推广的舒适、安全、抗震、节能、环保的新型结构体系。为了验证木结构剪力墙体系其抗震性能,试验依据《木结构设计规范》(GB50005-2003)和南京林业大学试点木结构住宅墙体制作了三组共六片墙体,并进行了单调加载和反复加载试验,检验其抗侧性能。对其滞回特性、弹性抗侧刚度、极限位移、延性、耗能、墙骨柱上拔、锚栓内力等进行了系统研究。同时,采用采用底部剪力法计算出试点木结构住宅一层墙体的水平作用标准值,并对比试验结构,得出结论:试验墙体的抗震性能远远大于目前规范所要求的标准,木结构剪力墙结构拥有着良好抗震性能。木结构剪力墙住宅是一种完全可以在农村推广的稳定可靠的住宅体系。文中还详细叙述了木框架剪力墙试验的试件设计、试验装置、测试内容、仪器布置和加载程序等内容,并给出了剪力墙的单向和反复试验的试验结果和破坏形态。结果表明:1)相同试件单向试验的荷载位移曲线和反复试验荷载位移曲线第一循环的包络线相似;2)木剪力墙试验的破坏形态主要是钉节点的破坏以及端部墙骨柱的上拔;3)作用于墙体上的竖向荷载可以显著地提高剪力墙的各项性能,洞口尺寸的变化主要影响到墙体的极限位移和承载力。最后,本文运用ANSYS软件对木结构剪力墙进行数值仿真分析。从荷载-变形曲线比较ANSYS计算值与试验值。结果表明,ANSYS计算结果与试验结果吻合较好。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章江苏农村地区住宅结构体系的调研及概况  10-17
  1.1 调研目的及调研区域  10
  1.2 农村地区住宅现状  10-15
    1.2.1 农村住宅相关政策及技术支持  10-11
    1.2.2 农村住宅的结构体系  11-14
    1.2.3 新型材料、新型技术的使用情况  14-15
  1.3 调研总结和相关建议  15-17
    1.3.1 “从俗”  15
    1.3.2 “从简”  15
    1.3.3 相关建议  15-17
第二章轻型木结构房屋概述以及国内外研究现状  17-29
  2.1 新型木结构房屋概述  17-20
  2.2 试验研究现状  20-24
    2.2.1 加载方案的影响  20
    2.2.2 不同面板材料，如OSB 板、胶合板或石膏板等材料对结构性能的影响  20-21
    2.2.3 板的平面尺寸、厚度对结构性能的影响  21-22
    2.2.4 墙体洞口的大小、位置和开洞率对结构性能的影响  22-23
    2.2.5 倾覆约束、高宽比对墙体性能的影响  23-24
  2.3 理论研究现状  24-27
    2.3.1 力学模型  24
    2.3.2 有限元模型  24-27
  2.4 研究内容和目的  27-28
  2.5 研究方法  28
  2.6 本章小结  28-29
第三章木框架剪力墙试验研究  29-44
  3.1 试验方法和原理  29-31
  3.2 试件设计、制作和材料  31-37
    3.2.1 试件设计  31-33
    3.2.2 试件材料  33-35
    3.2.3 试件制作  35-37
  3.3 试验过程简述  37-39
  3.4 加载设备及测试装置  39-41
  3.5 加载方案  41-42
  3.6 本章小结  42-44
第四章试验结果及其分析  44-62
  4.1 引言  44
  4.2 属性定义  44-46
    4.2.1 荷载位移曲线  44-45
    4.2.2 屈服点的确定  45-46
  4.3 试验结果分析  46-60
    4.3.1 荷载位移曲线  46-49
    4.3.2 主要试验结果  49-50
    4.3.3 抗剪强度  50
    4.3.4 极限位移  50-51
    4.3.5 弹性抗侧刚度  51
    4.3.6 耗能  51-52
    4.3.7 墙骨柱上拔  52-54
    4.3.6 锚栓内力  54-56
    4.3.8 试验现象及破坏形态  56-60
  4.4 本章小结  60-62
第五章试验理论分析  62-80
  5.1 有限元分析概述  62-64
  5.2 ANSYS 单元类型的选取  64-66
  5.3 建立剪力墙模型  66-69
  5.4 有限元模拟结果分析  69-76
  5.5 试验结果与规范要求的对比  76-78
    5.5.1 永久荷载  77
    5.5.2 可变荷载  77-78
    5.5.3 计算结果  78
  5.6 总结  78-80
第六章结论与展望  80-82
  6.1 结论  80-81
  6.2 有待进一步研究的问题  81-82
参考文献  82-86
致谢  86-87
攻读硕士期间发表的论文  87

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