非承重页岩保温空心砖墙体抗震性能分析及试验研究

论文摘要

烧结页岩保温空心砖具有节土、节能、环保、自重轻等优点,将成为替代普通粘土砖的墙体材料,在我国具有极为广阔的发展前景。作为一种新产品,该空心砖虽然在原料及生产工艺上与普通烧结多孔砖相似,但由于两种墙材的外型和尺寸的差异,从而导致力学性能上也会有较大的差别。因此,如果在结构设计中直接采用普通烧结多孔砖的有关抗震抗剪强度指标显然是不适宜的。为了加快这种新型墙体材料的推广应用,为设计、施工提供更有力的依据,对其进行相关的试验研究是十分必要的。非结构构件的地震安全性与人民的生命和财产的安全息息相关。世界各地的大量震害表明,在中等强度地震作用下,由于非结构构件破坏造成的经济损失可能远远大于由于结构破坏而造成的经济损失,此外,非结构的破坏也可能引起人员伤亡。因此,非结构构件的地震安全性越来越多的引起人们的重视。本论文研究内容是天津市建委科技发展重点计划项目,天津市非承重烧结页岩空心砖墙体技术规程研究的一部分。在论文中,作者对此非承重空心砖墙体进行了水平低周反复荷载试验,着重研究了此砌体墙的抗震性能。本文通过试验和理论分析,具体进行以下几个方面的工作:(1)通过页岩保温空心砖砌体基本力学性能试验,包括页岩保温空心砖砌体轴心抗压强度试验和沿通缝截面抗剪强度试验,研究了该砌体的抗压、抗剪等力学指标。试验表明这种新型环保砖材的力学指标满足新规范规定的要求。(2)通过对非承重页岩保温空心砖墙体进行水平低周反复荷载试验,研究了页岩空心砖砌体墙的抗震性能,分析了不同砌筑形式以及设置水平拉筋对墙体抗震性能的影响。墙体抗震性能表明,这种作为墙体材料和保温层为一体的空心砖所砌筑的非承重墙体,不仅能够达到保温隔热作用的目的,还能满足规范中规定的抗震要求。(3)在试验的基础上建立适用的计算模型,应用有限元软件ANSYS对砌体墙进行了非线性有限元数值模拟分析,探讨了不同的影响因素对非承重砌体墙的抗侧承载力以及变形的影响。试验结果说明用ANSYS程序进行非承重砌体墙的非线性有限元分析具有一定的可靠性,在三种影响因素中水平拉筋的作用最为显著。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 砌体结构的理论研究
• 1.2.1 试验研究
• 1.2.2 抗震分析
• 1.3 砌体非结构构件抗震设计的发展与现状
• 1.3.1 非结构构件震害和抗震经验
• 1.3.2 非结构构件的抗震设计规定
• 1.3.3 非结构构件地震安全的重要性
• 1.3.4 非结构墙体构件的抗震设计的试验研究
• 1.4 本文主要研究的内容
• 第二章 空心砖砌体基本力学性能试验研究
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 烧结页岩保温空心砖
• 2.1.2 砂浆
• 2.2 页岩空心砖砌体轴心抗压强度试验
• 2.2.1 试件制作
• 2.2.2 试验研究及结果分析
• 2.2.3 砌体破坏特征描述
• 2.3 页岩空心砖砌体沿通缝截面抗剪强度试验
• 2.3.1 试件制作
• 2.3.2 试验研究及结果分析
• 2.3.3 砌体破坏特征描述
• 第三章 页岩保温空心砖墙体抗震性能研究分析
• 3.1 引言
• 3.2 墙体设计
• 3.3 试验加载
• 3.3.1 试验装置
• 3.3.2 试验加载制度
• 3.3.3 试验步骤
• 3.3.4 试验测量内容
• 3.4 试验结果及分析
• 3.4.1 墙体破坏形态
• 3.4.2 荷载与位移
• 3.4.3 滞回曲线
• 3.4.4 骨架曲线
• 3.4.5 刚度退化
• 3.5 本章小结
• 第四章 非承重页岩保温空心砖墙体的有限元分析
• 4.1 引言
• 4.2 砌体有限元模型
• 4.2.1 单元模型
• 4.2.2 材料本构关系及破坏准则
• 4.2.3 迭代算法
• 4.2.4 收敛准则
• 4.3 砌体模型的建立与分析
• 4.3.1 计算假定
• 4.3.2 单元模型
• 4.3.3 单元破坏模式
• 4.3.4 模型计算及分析
• 4.4 砌体墙抗震承载力及变形能力的影响因素分析
• 4.4.1 砂浆强度对墙体抗侧承载力和变形能力的影响
• 4.4.2 混凝土构造柱的强度对墙体抗侧承载力和变形能力的影响
• 4.4.3 水平拉筋的设置对墙体抗侧承载力和变形能力的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要结论与成果
• 5.2 展望与建议
• 参考文献
• 研究生期间发表学术论文及参与的科研工作
• 致谢