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1、第 3 6卷 第 3期 2 0 1 0年 1月 山 西 建 筑 SHANXI ARCHI TECTURI Vo【3 6 No 3 J a n 2 0 1 0 3 文章编号：1 0 0 9 6 8 2 5(2 0 1 0)0 3 0 0 0 3 0 4 砌体墙一钢筋混凝土简体组合结构静力分析 唐 兰 陈国平 李 可 摘要：在理论分析基础上，利用A NS Y S软件建立有限元模型，分别对普通砌体结构、简体在中部和简体在两边 的组合 结构进行了静力分析，对比说明设有简体的组合结构能提高整体抗震性能。关键词：A N S Y S，筒体，组合结构，静力 中图分类号：T U3 9 8 文献标 识码：A O
2、引言 在汶川地震中，破坏最多最严重的就是砌体结构，给国民带 来了巨大损失。但是现在砌体结构仍然是中小城镇居住采用的 主要结构形式。近年来，也出现了不少改 良的砌体结构体系，其 中就有王万钊、高t bD 2 j 等人在实验基础上提出的砌体墙一钢 筋混凝土墙组合结构，这种结构是以砌体结构为主体，适当设置 部分钢筋混凝土剪力墙的组合结构体系。本文在高小旺等人研究的基础上，提出了一种新的砌体结构 体系，砌体墙一钢筋混凝土简体组合结构，运用 A N S Y S有限元软 预测出 1 3个值与 D列对比，对 比结果见表4。4)现用表 1中C列的数据建模计算(实测数据直接预测)，预 测出 1 3个值与 D列对
3、比，对比结果见表 5。表 5 实测数据直接预 测的预测值与表 1 中 D列的对 比结果 实测 预测 8 e ma x()2 3 l 0 0 2 2 8 0 9 0 0 2 91 1 2 5 9 3 2 2 9 O O 2 2 9 5 9 O 0 0 5 9 0 2 5 5 8 2 3 o o O 2 3 l 0 9 0 0 1 0 9 0 4 7 4 0 2 2 7 0 0 2 3 2 6 0 O o 5 6 O 2 4 6 9 0 2 2 9 0 0 2 3 4 1 3 0 0 5 1 3 2 2 3 9 6 2 3 2 0 0 2 3 5 6 6 0 0 3 6 6 1 5 7 8 9 2
4、 3 0 0 0 2 3 7 2 l 0 0 7 21 3 1 3 3 6 2 1 5 6 3 3 4 1 0 0 2 3 2 0 0 2 3 8 7 6 0 0 6 7 6 2 9 l 4 5 2 3 4 O O 2 4 0 3 3 0 0 6 3 3 2 7 0 3 5 2 3 6 f)O 2 4 1 9 0 0 0 5 9 0 2 5 0 0 5 2 3 9 0 0 2 4 3 4 9 0 0 4 4 9 1 8 7 7l 2 3 7 0 0 2 4 5 0 8 0 0 8 0 8 3 4 1 0 0 2 3 9 O O 2 4 6 6 9 0 0 7 6 9 3 2 1 6 7 通过表
5、 4和表 5的计算结果分析可以看出，弱化处理原始数 据后的预测值与实测值的绝对误差非常小，平均相对误差只有 0 9 5，最大相对误差也只有 2 3 9，满足要求；而没有弱 化处理 的预测平均误差也有 2 1 5 6 3，明显 比弱化后 的预测效果要 差。件对该结构进行分析，表明这种局部强化体系能提高房屋的抗震 性能。1 A N S Y S建 模 选取绵阳市拟建造一个标准单元一梯两户 7层砌体结构住 宅房屋作算例。普通砌体房屋选择通常所见的横墙承重体系，层高 3 m，女儿 墙 0 9 m，厕所、厨房楼面以及屋顶采用钢筋混凝土现浇板，其余 楼面都采用钢筋混凝土空心预制板。分别在砌体结构房屋中部 和
6、两边设混凝土简体强化砌体结构，三种结构形成对 比。平面图 4结语 从计算对比分析中可以得出以下几点：1)灰色理论在沉降预 测中有很好的预测效果，可以明显的减少观测次数而缩短工期。用表 l中B列的数据可以预测出表 1中 C列的数据，然后可能预 测出表 1中D列的数据，也就是说，只要保证前段时间数据的准 确性，就可以较好的预测出后期的且满足工程需求的沉降量。2)弱化改进处理原始数据后的预测模型可以明显的提高预测值的精 度。对比表 2，表 3可以看出平均相对误差从 1 3 减小到 2 3；对比表 4，表 5 可以看出平均相对误差从 2 2 减小到0 9。3)本文所选数据，是在大量分析各桩号沉降数据中
7、随机选取的，所 得 出的结论具有一般性。参考文献：1 刘思峰，党耀 国，方志耕 灰 色系统理论及其应用 M 北 京：科学 出版社，2 0 0 4 2 3 4 邓聚龙 灰色预测与决策 M 武汉：华中工学院出版社，1 9 8 6 邓聚龙 五种灰色预测 J 模糊数学，1 9 8 5(2)：3 3 4 2 邓聚龙 灰 色系统理论 的 G M(1，1)模 型 J 模糊数 学，1 9 8 5 (2)：2 3 3 2 Re s e a r c h o n t he g r a y f o r e c a s t i n g mo d e l a f t e r we a ke n i n g i mpr o
8、 v e me nt YANG S hi-y i LEI Xu e-we n A b s t r a c t：Ta k i n g t h e p r o j e c t p r a c t i c a l me a s u r i n g d a t a o f o n e s t a g e O ll t h e Wu Gu a n g p a s s e n g e r d e d i cat e d l i n e a s b a s e i t f i r s t l y u t i l i z e s t he g r a y t h e o r y t o g e t mo d
9、e l e s t a b l i s h me n t a n d p r edi c t i o n，t h e n g e t s mod e l est a b l i s h me n t a n d p r edi c t i o n u t i l i z i n g t he gra y mo d d a f t e r we a k e n i n g a n d i mp r o v e d，a n d c o mp a r es t h e m r esp e c t i v e l y Re s u l t s p r o v e t h a t t he f o r
10、e c ast i ng mo d e l o f t h e gra y f o r e c a s t i ng mo d d a f t e r we a k e n i ng imp r o v e me n t h a s l a r g e i mp mv n e n t，c a n s a t i s f i y p r o j e c t r e q u i r e me n t s，t h u s d ecr e a s i n g me a s u r e me n t p e r i od n u r n her a n d s h o r t i n g c o n s
11、 t mc t i o n p e r i o d i n ma x i mu m l i mi t Ke y w o r d s：s e t t l e me n t p r e d i c t io n，g r a y t h e o r y，GM(1，1)m ode l，w e a k e n i n g t r e a t me n t 收稿 日期 2 0 0 9 0 9 2 1 作者简介：唐兰(1 9 8 5)，女，西南科技大学土木工程与建筑学院结构工程硕士研究生，四川 绵阳6 2 1 0 1 0 陈国平(1 9 6 2 一)，男，副教授，西南科技大学土木工程与建筑 学院，四川 绵阳
12、6 2 1 0 1 0 李可(1 9 8 6 一)，男，西南科技大学土木工程与建筑学院结构工程 硕士研究生，四川 绵阳6 2 1 0 1 0 4 2第03 61卷0耋 誉 山 西 建 筑1 年 月 H 如图 1 图 3 所示。图 1 普通砌体 结构房屋平面图 5 0 q 2 1 0 0 5 0 0 3 0 0 0 f1 5 0 0 2 1 0 0 I 5 0 0 营 !仨 匪 新 大卧 帕 L 小卧 大卧 3 6 0 0 3 0 o 0 3 O o 0 3 6 o o 1 3 图 2中部筒体平面图 根据 建筑结构荷载规范 中关于材料属性的规定，各项参数 和选用单元如表 1 所示。计算模型采用三
13、维有限元模型，首先在工作平面以 X Z平面 为底面层，进行第一层的建模，建立关键点，由关键点生成所需要 的线和面。在门窗处，通过布尔的剪切操作，由面减面，生成所需 要的砌体墙面。再通过连接关键点生成厕所和卫生问的现浇板和 N_ l 虬9|1 l】I 0 N Sr 日P=l S L B=1 1 M=l U X(A V O)RS Y S=0 C M K=3 8 5 3 4 2 =3 8 4 6 0 9 =0 0 1 4 3 2 3 84 6 0 9 2 9 8 8 2 22 1 3 0 3 5 l 2 7 2 4 9 o4 1 4 6 2 3 4 1 7 1 6 2 5 5 9 2 9 1 7 0
14、 1 4 2 0 8 4 3 5 5 0 0 1 4 3 2 a)普通砌体结构房屋平面 N：虬 1UI f =1 S L】B=I T 咂=l U X(A V G)l S、S=0 v =3 5 6 0 3 =一 3 5 5 3 5 6 屋顶现浇板。由于预制板与墙体属于铰接，而圈梁已经能够起到 传递惯性力的作用，所以用在节点施加力的方式代替预制板的作 用。然后通过复制命令复制 7个楼层。在网格划分中，考虑到高 阶振型对结构的动力影响不大，网格划分不需要很密，控制线上的 单元密度最大单元边长限值为 2 5 1 T t r N，采用自适应划分方式。图 3两边筒体平面图 表 1 各项材料参数和选用单元
15、弹性模量 密度 分项 材料 泊松比 单元设置 N n 12 k g m2 构造柱 钢筋混凝土 3 1 0 4 0 2 2 5 o o B e a ml 8 8 砖墙 普通黏土砖 21 0 3 O 1 1 9 o 0 S h d16 3 现浇板、混凝土墙 钢筋混凝土 3 1 0 4 0 2 2 5 0 0 S h d 16 3 2 A N S Y S静力分析 选取房屋侧面每层楼的节点对房屋分别施加沿 x方向和沿 z方向的水平地震作用力。2 1 X 方向水平地震作用力的分析 由图 4可知对于沿水平作用力方 向的位移在纵墙上沿高度 线性分布，在横墙上，由于底部位移约束和顶层的现浇板刚性连 接，使得结
16、构上半部分的 x方向位移有一个集中性突变。筒体 在中部时，能起到限制总体位移的作用；筒体在两边时，简体对上 部墙体的位移有明显的限制作用。3 5 5 3 5 6 一 z 7 6 3 8 8 1 9 7 4 2 1 I 8 4 5 2 一 O 3 9 4 8 4 3 1 5 8 7 2 一 2 3 6 9 0 4 一l 5 7 9 3 6 0 7 8 9 6 8 0 b)简体在中部 图 4 x 方向的位移云图一 由图 5可知中部简体结构虽不能明显减小房屋在 z轴的位 移，但能减小与简体直接连接的墙体位移，而简体在两边 的结构 可以明显减小 z轴位移。这是由于在外横墙上布置了钢筋混凝 土墙，其受力
17、位移小，通过与砌体砖墙的作用“拉紧”了墙体。施加荷载计算房屋结构中所有节点沿高度方向的水平位移。选取轴横墙交，轴上的点的位移进行分析。由图6可知，经过强化后，两种方式的位移都有所减小，层数 越高，位移减小越大，尤其在 B点位移减小最明显，因为两种组合 NI l 1U EP=1 S L 肚；1 T 口 v ：l U X (A V G)RS Y S=0 I】慨：3 1 5 6 7 9 =3 1 5 0 0 5 3 1 5 0 0 5 2 4 5 0 0 4 1 7 5 0 0 3 一 1 0 5 0 0 2 0 3 5 0 01 2 8 0 0 0 5 21 0 0 O 3 1 4 0 0 0 2
18、 0 7 0 0 0 1 0 )筒体在两边 结构都与此点的内纵墙直接作用，钢筋混凝土墙能增加房屋的抗 侧刚度，能有效抵抗水平荷载。2 2 Z方向水平地震作用力的分析 从图 7可以看出，布置筒体以后，房屋的整体位移减小很多。有简体、圈梁、构造柱约束的墙体不会产生位移的突变，但是在垂 直度方向没有这些构造措施 的墙体会产生位移的突变，在地震 中，就会使房屋的纵向砌体墙产生平面外弯曲，导致墙体沿通缝 的破坏。第 3 6卷 第 3期 2 0 1 0年 1 月 唐兰等：砌体墙一 钢筋 混凝 土筒 体组合结构静力分析 N_ 1 Ij T，(S 二 1 S L 肥=1 1口 v E=1 U Z(A V G)
19、R SY S=0 =3 8 5 3 4 2 =一0 4 31 4 3 =O 6 6 4 0 4 0 4 3 1 4 3 0 1 8 7 9 9 0 05 5 4 4 0 2 9 8 8 8 0 5 4 2 3 2 一O 3 0 9 7 l 一 0 0 6 6 2 8 0 1 7 7 1 6 0 4 2 0 6 O 6 6 4 0 4 a)普通砌体结构房屋 姬 鲫 Sr E P=1 S L B=l T =1 UZ()RS Y S=0 DX=3 7 7 3 3 4 S =3 7 4 2 8 4 位移 0嬲3l 7 4 】6 6 3 4 8 2 4 9 5 2 3 3 3 2 6 9 7 o 4 1
20、 5 8 7 1 2 4 7 61 2 0 7 9 3 6 2 9 1 1 I 3 7 4 2 8 4 a)普通砌体结构房屋 N_|S 11 T 1 】S r E P=l I B=l 1 =l UX f A)RS Y S=0 =3 7 7 3 3 4 9 N=0 4 2 1 8 4 =0 4 2 l 1 0 4 2 l 8 4 一 O 2 3 4 5 2 0 0 4 7 2 0 1 4 0 1 2 0 3 2 7 4 4 O3 2 81 8 0 1 4(0 0 4 6 4 6 o 2 3 3 7 8 o 4 2 i a)普通砌体结构房屋 2 5 2 0 l 5 姬1 O 5 0 N L I N
21、 SP=】I B=1 T E=1 UZ(A V O)R SY S=0 x=3 5 6f)3 ：0 4 1)0 9 4 =0 6 7 2 5 3 0 4 0 0 9 4 0 1 6 2 3 97 6 1 6 0 3 1 4 7 1 0 5 5 3 2 5 一 一O 2 f j l 6 7 0 0 4 3 1 2 0 1 9 5 4 3 0 4 3 3 9 8，0 6 7 2 5 3 b)简体在中部 图 5 z方向的位移云图一 2 5 2 0 1 5 1 0 5 0 位移 图 6 墙体，轴位移一高度曲线 N SI E P=1 sU B=1 =1 (A V G)RS v s=0 r ：3 5 9 9
22、 4 7 ：3 5 6 9 8 9 0 0 7 93 3 1 1 如 6 6 2 2 3 7 9 9 3 31 7 3 2 3 0 3 9 6 6 5 l 懈 9 9 6 1 9 8 3 2 7 2 7 7 6 5 8 3 5 69 8 9 b)简体在 中部 圈 7 z方 向的位移云图二】j J n 岛 EP：1 S B=1 T，E=l U X f A)l 舀 Y S=0 MX：3 5 9 9 4 7 曰 J=一0 4 21 2 3 S MX：0 4 2 9 0 6 Nl l 1L I SI EP=1 S UB=1 T D E=l UZ()RS Y S=0 D 仪：3 1 5 6 7 9 =一
23、O 3 6 6 0 4 S ，=O 3 9 5 1 3 0 3 6 6 0 4 0 1 9 6 9 0 0 2 丌5 01 4 1 4 o 3 1 0 5 5 一O 2 8 1 4 7一 叭 l 2 3 2 0 05 6 8 3 0 2 2 5 9 8 0 3 0 5 1 3 c)筒体在两边 2 5 2 0 l 5 娌l()5 0 N1 t 1 J J r I C t N Sf =1 S L B=l T =1 U Z(A V G)RS Y S=0 I】=3 6 1 2 9 1 =3 5 8 4 0 6 位移 0 O 7 96 4 6 J 5 929 2 2 3 8蝴 31 8 5 吕 3 O
24、3 9 8 2 3 l l 9 4 6 9 1 9 91 1 5 2 7 8 7 6 1 3 5 8 4 1 3 6 c)简体在两边 N_ I L 1UI S =1 S L 职=1 1 E=1 U X(A V G)RS Y S=0 C M=3 6 1 2 9 1 =一0 4 0 2 0 3 =0 4 0 2 鹧 0 4 2 1 2 3 0 2 3 2 2 8 0 0 4 3 3 3 0 1 4 5 6 3 0 3 3 4 5 8 0 3 2 6 7 6 0 1 3 7 8 0 0 5 i I 5 0 2 4 o 1 1 0 4 2 9 0 6 b)简体 在中部 图 8 x 方向的位移云图二 2
25、 5 2 0 I 5 嚏 1 0 5 O 0 4 0 2 0 3 0 2 2 3 1 6 0 0 4 4 2 9 0 1 3 4 5 8 0 3 1 3 4 5 0 3 1 2 5 9 01 3 3 7 2 0 0 4 5 1 5 0 2 2 4 0 1 O 4 O 2 88 c)简体在两边 2 5 2 0 1 5 越 坦1 0 5 0 位移 位移 位移 图9 墙体，轴的高度一位移图 由图 8得知，中间布 置简 体可以有效减 小女儿墙 四角 向外 的 弯曲。但是无论采用哪种方案，都无法改变局部外横墙受力的外 张趋势，这是由于外纵墙受力产生位移挤压外横墙，构造柱的约 束作用迫使外横墙外张，产生向
26、外的弯曲应力所造成的。第 3 6卷 第 3期 6 2 0 1 0年 1月 山 西 建 筑 S HANXI ARCHI TECrURE Vo 1 3 6 No 3 J a n 2 0 1 0 规 划 建筑 文章编号：1 0 0 9 6 8 2 5 2 0 1 0)0 3 0 0 0 6 0 2 中外城市居住 区儿童游戏场所设计之 比较研 究*汲 晓 辉 摘要：从 中外城 市居住 区儿童 游戏场所设计现状分析 出发，通过 比较，发掘深层原 因，以期为我国现阶段城 市居住 区儿 童游戏场所的规划、设计、建 设提 供策略，促进城市发展。关键词：居住 区，儿 童游戏场 所，设计，比较 中图分类 号：T
27、U2 4 1 文献标识码：A 0引言 在中国十几年走完欧美几十年城市发展的今天，城市设计的 空间和场所迎合 着成人 的需求，儿童并 没有 我们所想象 的那样得 至 i j-艮 多，我们正在为城市化付出着超出想象的代价。当昔 E t 的游 戏场变成游戏室 时，儿童被逼 向了各种 商业场所。如何从城 市的 角度对儿童的游戏权利作出预先的保护和利益划分；如何把儿童 的发展和需求切实的纳入到规划与设计的政策和法规中，都值得 我们做出深刻思考。1 中外城市居住区儿童游戏场所设计现状 1 1 我 国城市居住 区儿童游戏场所设计现状 笔者对上海、南京、湖州等城市的 1 0个居住区进行 了调研，对城市居住区儿
28、童游戏场所设计现状有了初步的认知。目前我国城市居住 区儿童 游戏场 所设计 现状 主要有 以下几 个方面：1)空间场所缺乏、服务半径大。2)游戏设施简单，脱离儿童真正的心理需求。3)规划设计缺少专 门法规规范，内容、实施不足。1 2 国外城 市居住 区儿童游戏场所设计现状 笔者对韩国、日本、美国、澳大利亚等国家的设计案例进行了】，K 取轴纵墙上交，轴的点位移做对比，如图 9 所示。三点位移都有少许减小，在 1点和 3点，简体在中部的结构 底层并没有明显的减小位移，在上部结构位移减小明显。而在 5点，中部 布置简体结构 的位 移在 3 层 5层位移减小明显。3 结语 1)在砌体房屋之中适当的位置
29、布置筒体，能够增加其抗侧刚 度，可 以有效减小房屋在地震时产生的水平位移。2)简体在两边时，离简体越近的墙，受到越大的强化作用。随着砌体结构房屋建筑高度的增加，筒体的强化作用也越明显。3)经过局部强化后的砌体结构，无论是从 x 方向施加水平 基本分析，同时也对英国、德国、瑞典、丹麦等国家部分幼儿园游 戏场地 的设计作 了初步 了解。总体而言，国外城市居住区儿童游戏场所设计现状有以下几 个方 面：1)注重政策的扶植，从制度上强制保证居住区儿童户外游戏 空问的开 发和建设，保证 游戏空间的均衡布置和实施质量。2)场地环境充分体现儿童活动的价值，引导群化和集体性游 戏。3)场地规划合理，环境配套设施
30、完善。2 中外城市居住区儿童游戏场所设计的对 比分析 1)与国外城市居住区儿童游戏场所设计相比，我国对儿童游 戏的社会认 知缺失，教育观片面，城市规划缺乏宏观层次的关注。“情感基础第一，不是认知第一”，培养“完整儿童”的教育观 念：I IUL 童的教育应着眼于生理素质、心理素质、社会文化素质、人格结构完善的完整培养，以适应 日益激烈的社会竞争。当然这 种游戏场地的规划和设计，一般是在游戏专家指导下，由政府部 门、设计 师、小 区业 主、设备 或施工方 等共 同参 与建造完成 的，这 也是目前国内与国外城市居住区儿童游戏场所设计存在差距的 社会原因所在。力还是从z方向施加水平力，都可以使砌体结构
31、外纵墙和外横墙 的应变分布更均匀。参考文献：1 王 万钊，杨秀凤，周 惟 砖 墙 与混凝 土剪力墙 混合 结构八 层建筑模型抗震性能实验研 究 J 建筑科学，1 9 9 6，3 1(1)：f 1 0 1 7 2 高小旺，王菁，肖 伟 八 层砖墙 与混凝 土组合墙 结构 1 2 比例模型抗震实验研究 J 建筑结构学报，1 9 9 9，2 0(1)：3 1 3 8 On s t a t i c a n a l y s i s 0 f ma s o n r y wa l l wi t h c y l i n d e r c o mb i n a t i o n o f r e i n f o r c
32、 e d c o n c r e t e TA NG L a n C HEN Gu o-p i n g L I Ke Ab s t r a c t：B a s e d o n t h e t h e o r e t i c a 1 a n a l y s i s t h e p a p e r a d o p t s ANS YS s o f t wa r e t O e s t a b l i s h t h e f i n i t e e l e me n t mo d e l，h a s t h e s t a t i c a n a l y s i s o f t h e c o i
33、n n l o n ma s o n r y s t r u c t u r e a n d t h e c o mb i n a t i o n s t r u c t u r e i n t h e mi d d l e a n d t wo s i d e s o f t h e c y l i n d e r，a n d comp a r e s t h e comb i n a t i o n s t r u c t u r e wi t h t h e c y l i n d e r c a r l i mp r o v e t h e wh o l e s e i s mi c p e rfo r ma nc e Ke y wo r d s：ANS YS，c y l i n d e r，comb i n a t i o n s t ruc t u r e，s t a t i c f o r c e 收稿 日期：2 0 0 9 0 9，1 8 *：湖州市 2 0 0 7年度科技计划项 目“城市居住 区儿童户外游戏场所设计研究”(项 目编号：2 0 0 7 Y S 2 1)作者简介：汲晓辉(1 9 7 8 一)，女，硕士，讲师，湖州职业技术学 院建筑与艺术分院，浙江 湖州 3 1 3(】o o