混凝土专用砌块空心砌体轴心受压力学性能研究

发布时间：2020-05-31 01:41

【摘要】：混凝土专用砌块是现代砌体结构向轻质、高强方向发展产生的一种具有较强竞争力的墙体材料,是专门用于砌筑配筋砌块砌体剪力墙结构建筑的小型砌块。然而,目前对于混凝土专用砌块空心砌体轴压力学性能的研究却相对滞后。为明晰混凝土专用砌块空心砌体轴压失效机理,准确预估其抗压强度、弹性模量、峰值应变等设计指标,弥补现行砌体规范缺少单轴本构模型的不足,本文采用试验研究和数值分析相结合的方式,对混凝土专用砌块空心砌体轴压性能进行了系统研究,主要研究工作与成果包括:(1)对4组24个混凝土专用砌块空心砌体标准试件进行了轴心受压试验研究,获取了试件受力过程中的破坏特征、基本力学性能指标及应力应变全曲线。采用ABAQUS有限元软件建立了混凝土专用砌块空心砌体标准试件的精细化有限元模型,通过与本文及其他典型试验数据比较,验证了该模型在模拟混凝土专用砌块空心砌体轴压性能方面的适用性。在此基础上,深入研究了混凝土专用砌块空心砌体轴压失效机理,重点探讨了砂浆强度对试件失效模式的影响;系统分析了对孔率、竖向灰缝、高厚比及水平灰缝厚度等因素对混凝土专用砌块空心砌体轴压力学性能的影响规律;基于拉丁超立方抽样技术和Sobol’全局灵敏度分析相结合的方法,选定混凝土砌块和砂浆的抗压强度、抗拉强度、弹性模量和泊松比作为材料分析参数,对试件的抗压强度进行了敏感性分析。(2)搜集整理了国内外257组1326件混凝土专用砌块空心砌体轴心抗压试验数据,建立了数据库;以此为基础建立了以砌块抗压强度、砂浆抗压强度和高厚比为输入层,砌体抗压强度为输出层的人工神经网络模型和自适应神经模糊系统模型,并将上述两种智能算法预估结果与中国规范GB 50003-2011、美国规范TMS 402-11、加拿大规范CSA S304.1-04、欧洲规范Eurocode 6和澳大利亚规范AS 3700规范的抗压强度公式计算结果进行了对比分析。结果表明:在统计试验样本空间内,基于BP神经网络和自适应神经网络系统的混凝土专用砌块空心砌体抗压强度预测误差较小,预测精度明显优于既有经验计算公式。(3)基于建立的抗压试验数据库,分析了砌块强度、砂浆强度、高厚比和水平灰缝厚度等因素对混凝土专用砌块空心砌体抗压强度的影响规律。选用国内167组1038件混凝土专用砌块空心砌体抗压试验数据,对GB 50003-2011《砌体结构设计规范》中混凝土专用砌块空心砌体抗压强度计算公式进行了分析;在此基础上,通过对国内试验样本的回归分析,提出了混凝土专用砌块空心砌体抗压承载力计算公式;并采用验算点法对建议公式进行了可靠度分析,研究了活荷载类型、荷载效应比、模型误差分布形式、重要性系数和墙体厚度对可靠指标的影响。结果表明:建议计算公式满足相关规范中可靠度要求;混凝土专用砌块空心砌体材料强度对可靠度指标几乎无影响,活荷载类型对可靠度的影响较小,而模型误差分布形式对混凝土专用砌块空心砌体抗压承载力的可靠度水平影响最为显著。(4)基于目前国内外的研究,对典型的砌体本构模型进行了详尽的阐释。通过本文试验研究及统计分析其他研究者的试验数据,修正了砌体弹性模量和抗压强度之间的线性关联参数;引入砂浆特性对砌体竖向变形的影响,提出了与砌体强度、弹性模量和砂浆强度关联的峰值应变计算公式。借鉴Kent-Park两段式本构方程表达式,依据试验结果回归分析获得了本构方程中待定参数的数值,建立了混凝土专用砌块空心砌体单轴受压本构关系,并与既有砌体本构关系模型进行了对比分析。结果表明本文建立的本构模型与试验结果吻合较好,且在应力应变曲线的软化阶段,明显优于其他砌体模型,可作为相关研究参考。
【图文】：

配筋砌块砌体

d) 大庆奥林国际小区 d) 科盛科技大厦图 1-1 配筋砌块砌体结构建筑Fig. 1-1 Reinforced concrete block masonry buildings此外，随着建筑工业化、产业化的发展，哈尔滨工业大学王凤来教文化理念创新性的构建了集块装配式结构产业发展模式。以理念实现了模数化砌块生产的标准化和工程个性化构件组砌的标

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技术路线流程图
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU364

【参考文献】