砌体匀质化理论及应用研究

发布时间：2018-01-18 07:04

本文关键词：砌体匀质化理论及应用研究　出处：《长沙理工大学》2014年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：对既有的和新建的砌体建筑物的正确分析计算是砌体结构安全的保证。砌体是由块体和砂浆两种材料性能完全不同的材料有规则地砌筑而成,决定了准确分析砌体受力性能的复杂性。使得进行砌体结构基本理论研究存在许多困难,亦存在不完善之处。因此现行的各国砌体规范主要是基于试验所求取的经验公式,造成砌体的理论研究落后于砌体的工程实践的现状。因而进一步研究砌体结构的受力性质和破坏机理,通过物理和数学模式,建立精确而完整的砌体结构理论,是世界各国所关心的课题,对砌体进行基本理论及基本理论在砌体中的应用研究是十分必要的。本文对砌体匀质化理论及应用进行了较深入的研究,将砌体材料视为由周期性介质按照一定方式组合起来的连续介质材料,在砌体中按连续体假设综合考虑块体和砂浆的共同表现,将它们的几何和材料信息都融入到一个等效体积单元(RVE单元)中,将整个砌体看成由多个这样的等效体积单元(RVE单元)组成,其中各个等效体积单元(RVE单元)的力学性质是相同的,可以取出任意一个来加以分析,然后将与砌体性质相同的等效体积单元(RVE单元)应用到整体结构中进行各项力学性能分析,研究成果可为砌体结构的理论研究和工程设计提供参考,主要成果如下：(1)分别将砌体看成两个方向具有周期性的二维材料和三维材料,建立了对应的匀质化基本方程和匀质化关系式,为利用匀质化理论研究砌体的平面内和平面外性能提供理论基础。(2)建立了三维匀质化单元的等效弹性模量的计算公式,公式综合考虑了块体、砂浆的弹性模量和泊松比及竖向灰缝与水平灰缝与块体尺寸比对砌体匀质化单元等效弹性模量的影响,考虑因素较全面。同时通过与不同孔型、不同材料及不同尺寸块材砖砌体弹性模量实测值以及规范和常用公式计算值比较验证了本文公式的可行性及适用性。(3)综合考虑了块体、砂浆的弹性模量和泊松比及竖向灰缝与水平灰缝与块体尺寸比对砌体三维匀质化单元等效抗弯刚度的影响,得到了三维匀质化单元的等效抗弯刚度的计算公式,并变换不同参数进行了大量的计算,定量的分析了各因素对等效抗弯刚度的影响程度。(4)在匀质化理论的基础上,假定一不同角度的砌体剪-压复合受力破坏面,应用刚塑性极限分析法结合能量原理得到了能完整表达剪摩、剪压和斜压3种破坏形态的统一的砌体抗剪强度模式,为解决我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)以主拉应力强度理论确定砖砌体的抗剪强度,而我国《砌体结构设计规范》(GB50003-2011)以库仑理论来确定砌体抗剪强度的矛盾,解决当前工程设计面临的问题提供了一种较好的方法。(5)分别基于薄板理论和中厚板理论,建立了砌体墙的克希霍夫板匀质化模型和中厚板匀质化模型,推导了在对应模型下的匀质化砌体墙的挠度计算公式,并对120mm、180mm、240mm和370mm厚的砌体墙在固定高宽比和变化高宽比下的挠度进行了详细的对比分析,得出了两种理论对不同尺寸的匀质化砌体墙的适用性。(6)首次将砌体墙进行匀质化后利用薄板稳定理论来研究其稳定性,将匀质化后的砌体墙参照板的稳定理论求得压曲临界荷载,进而求得其高厚比限值。同时针对《砌体结构设计规范》(GB50003-2011)中对于推导门窗洞口墙的允许高厚比修正系数时墙的计算简图与推导墙体计算高度时的墙的计算简图不一致等不足之处,详细研究了有洞口墙体的高厚比限值,对高宽比分别为0.5,1.0,1.5的三组砌体墙取不同的洞口尺寸时的高厚比限值进行了大量的计算,得出开洞墙体的允许高厚比需要综合考虑洞口尺寸与墙体尺寸的结论。
[Abstract]:In this paper , it is necessary to study the mechanics property of masonry structure and the application of basic theory in masonry . ( 5 ) Based on the theory of thin plate and the theory of medium and thick plates , the author has established the calculation formula of the deflection of homogeneous masonry wall under the corresponding model .

【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU364

【引证文献】