生态复合墙结构非线性行为与分灾优化设计方法研究

生态复合墙结构是一种耗能减震、生态环保、节能保温、快速建造、经济实用的建筑结构新体系。本项目基于课题组前期的研究成果，分别进行生态填充块材的统一强度破坏准则及损伤本构方程、生态复合墙体的抗震性能与计算理论、生态复合墙结构的非线性地震响应全过程与精细化模型、生态复合墙结构倒塌机制及分灾优化设计方法等方面的研究，并在此基础上提出加强肋复合结构力学模型,为类似的复合结构设计计算提供理论依据。本项目以新材料、新结构与新技术的结合为研究特色，以生态复合墙结构的非线性行为、精细化模型及分灾优化设计方法为研究重点，以试验研究、数值模拟与理论分析的紧密结合为研究手段，旨在通过理论与技术创新，为增强我国城镇住宅和农村民居建筑的防震减灾能力提供有效的理论依据。

生态复合墙结构是一种耗能减震、生态环保、节能保温、快速建造、经济实用的建筑结构新体系。本项目基于课题组前期的研究成果，分别进行生态填充块材的统一强度破坏准则及损伤本构方程、生态复合墙体的抗震性能与计算理论、生态复合墙结构的非线性地震响应全过程与精细化模型、生态复合墙结构倒塌机制及分灾优化设计方法等方面的研究，并在此基础上提出加强肋复合结构力学模型,为类似的复合结构设计计算提供理论依据。具体研究内容如下：.（1）基于统一强度理论的生态填充块材力学性能描述。根据课题组前期对生态材料的试验研究成果，对比分析了多种生态填充块材（大掺量粉煤灰高性能混凝土砌块、再生EPS轻骨料混凝土砌块、秸秆泥胚砖、植物纤维水泥基砌块）的基本力学性能；采用考虑中间主应力影响、且适用于各种材料复杂应力状态下的统一强度理论，提出了新型生态填充块材的统一强度破坏准则及损伤本构方程，为后续构件及结构的系列化数值分析提供了理论支持。.（2）生态复合墙体抗震性能对比试验与计算理论研究。通过多组1/2比例多层生态复合墙体的伪静力试验，综合对比分析了基于多种关键因素变化的墙体的抗震性能指标；以上述试验为基础，建立了基于损伤指标的复合墙体力学模型；利用数值模拟分析影响复合墙体受力特点的主要因素，提出了复合墙体的正截面压弯及斜截面受剪实用计算公式。.（3）生态复合墙结构的地震响应全过程分析及结构宏单元模型的建立。通过模拟地震振动台试验，对生态复合墙结构的动力特征及非线性地震响应全过程进行了综合分析；建立了基于构件损伤效应的结构二阶段宏单元模型（框架—弹性板组合模型、刚架斜压杆组合模型），兼顾模型的精细化与高效化，对生态复合墙结构进行了数值模拟分析，并通过振动台试验验证了分析理论与分析模型的有效性。.（4）生态复合墙结构分灾优化设计方法研究及加强肋复合结构力学模型的提出。提出了基于分灾模式的结构优化设计模型，将结构体系的主要功能部分和分灾功能部分作为整体进行优化设计，改善了结构失效模式，实现了结构体系理想的多道抗震设防；同时，基于复合材料力学计算方法，通过双向纤维单元模型将加强肋复合结构力学模型等效为复合弹性板模型，为类似的复合结构设计计算提供理论依据；并结合地域特色，开展生态复合墙结构工程示范。