论文题目: 多层砌体结构顶层裂缝的竖向荷载差作用机理研究及数值分析
论文类型: 博士论文
论文专业: 结构工程
作者: 陈大川
导师: 尚守平
关键词: 砌体结构,裂缝,机理,荷载差,数值分析,修补,裂缝控制
文献来源: 湖南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 砌体结构历史悠久,是一种量大面广的结构型式,具有取材方便、施工简捷,建造造价相对较低的特点,世界各国对砌体结构的理论及实践进行了广泛而深入的研究,国内的研究也随国民经济的发展而不断深入。其中,砌体结构在使用过程中的裂缝控制研究是文献资料中见得最多最广的。地基不均匀沉降、温度变化、干缩变形及砌体承载力等原因已成为公认的裂缝产生和发展的主要影响因素。国外的研究除针对上述成因外,还对砌体结构竖向徐变也开展了深入持久的研究,相关成果已列入北美发达国家的设计规范中,然而国内在砌体竖向变形方面的研究还极其有限,尤其针对在正常施工及使用荷载条件下砌体顶层墙体出现裂缝的研究,尚无研究成果。1995年5月湖南省建设厅及长沙市建委下达了“多层砌体房屋顶层裂缝机理研究"这一课题,课题组成员及作者在国内首次从试验及理论两方面对竖向荷载差引起的多层砌体结构房屋顶层裂缝进行了系统深入的研究,并取得了一定的研究成果,具体如下: 1、本文通过对不同龄期砌体结构受压力学性能试验研究,在试验数据的基础上,量化确证了受压状态下龄期与砌体强度及抗裂性能关系,为控制裂缝提供了施工进度的指导性时间参数。 2、通过对砌体应力应变本构关系、破坏准则及国外对砌体荷载徐变关系的综合分析,首次提出了砌体房屋顶层最大剪应力公式,并首次采用试验手段对公式参数进行确定。 3、为验证提出的公式的正确性,根据实验室条件设计并构建了三个新的足尺实体模型,通过变换砌块类型、砂浆强度等参数,探讨了砌体顶层在竖向荷载差作用下的开裂规律。试验结果表明,所设计构建的试验模型真实反映了房屋实际工作状况,实体模型在试验过程中所表现的裂缝规律与理论分析的规律相吻合。同时也证明所设计构建的理论模型及所提出的理论公式具有创新性和适用性。 4、为进一步分析及论证砌体顶层在竖向荷载差作用下产生裂缝的规律,作者根据砌体结构应力应变关系的特点,选取并采用了ANSYS有限元程序对试验墙体进行了弹塑性数值模拟分析,其结果与试验中裂缝产生、发展的规律相吻合。基于理论分析及试验研究,本文对砌体结构在裂缝控制的设计过程中提出了参考方法,并结合实例进行了分析,为补充与完善《砌体结构设计规范》中裂缝控制方法提供了重要的理论指导和试验依据。 5、为了对已出现的由竖向荷载差引起的裂缝进行修补与处理。作者结合无机、有机材料研究成果及工程实践应用,提出了相应的方法,同时也提出了在此研究的基础上后续研究工作开展的思路及预期成果。 总之,该研究不仅有助于提高砌体结构设计的可靠性、施工的安全性和高效性以及
论文目录:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1．1 砌体结构发展简史
1．2 砌体材料
1．3 砌体种类
1．4 砌体结构的优缺点
1．5 砌体结构理论研究与计算方法
1．6 砌体结构裂缝研究概况
1．6．1 砌体结构裂缝研究进展及裂缝成因
1．6．2 砌体结构裂缝控制研究
1．7 本研究背景和研究内容
第2章 砌体不同龄期的受压力学性能试验研究
2．1 问题的提出
2．2 试验方案和和方法
2．3 试验结果及分析
2．4 小结
第3章 砌体顶层裂缝竖向荷载差作用机理研究
3．1 前言
3．2 砌体受压本构关系评述
3．2．1 无下降段的砌体受压应力—应变曲线
3．2．2 分段式型本构关系
3．2．3 多项式型本构关系
3．2．4 改进型本构关系1
3．2．5 改进型本构关系2
3．3 破坏准则评述
3．3．1 Paulo B．Lourenco研究成果
3．3．2 U．Andreaus研究成果
3．4 徐变关系评述
3．5 受压砌体纵横墙内力分析
3．6 结论
第4章 墙体竖向压缩变形差对顶部裂缝影响的试验研究
4．1 前言
4．2 U型墙体试验
4．2．1 试验内容
4．2．2 试验数据
4．2．3 试验结果与理论分析的比较
4．3 H型墙体试验
4．3．1 试验内容
4．3．2 试验数据
4．3．2．1 模型一试验数据
4．3．2．2 模型二试验数据
4．3．3 试验结果与理论分析的比较
4．3．3．1 模型一试验结果与理论分析的比较
4．3．3．2 模型二试验结果与理论分析的比较
4．4 小结
第5章 数值模拟计算分析
5．1 前言
5．2 软件和单元简介
5．3 模拟分析假设条件
5．4 模拟分析
5．4．1 模型的建立
5．4．2 模型一
5．4．3 模型二
5．4．4 模型三
5．5 构造柱和圈梁对变形的影响
5．5．1 试验模型和结果
5．5．2 破坏机理分析
5．5．3 结论
5．6 本章小结
第6章 工程应用条件及方法
6．1 应用条件
6．1．1 荷载条件
6．1．2 材料条件
6．2 分析方法
6．3 算例
6．4 讨论及小结
6．5 裂缝修补及处理
结论及展望
参考文献
致谢
附录A (攻读学位期间所发表的学术论文目录)
发布时间: 2006-05-10
参考文献
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