高强混凝土配筋砌块砌体抗剪性能非线性有限元分析

论文摘要

本文通过对高强混凝土砌块砌体试件的抗压试验,研究高强混凝土小型空心砌块砌体的基本力学性能;主要内容包括砌块砌体的破坏特征、抗压强度、变形性能、弹性模量、泊松比,研究了其基本力学性能指标的计算方法。为研究足尺寸高强混凝土配筋砌块砌体的抗剪性能,本文首先讨论了结构非线性有限单元法分析的基本理论,并在此基础上对8种不同构造措施的长臂配筋砌块剪力墙的抗剪性能进行了有限元分析,研究了不同类型砌块墙体在平面荷载作用下的主应力、X-Y剪应力、开洞墙裂缝分布及开裂顺序及各种砌块墙体的整体变形性能,比较了配筋砌块砌体在不同灌芯率、不同的灌芯混凝土强度的芯柱及不同洞口大小对其抗剪性能的影响。通过上述研究,本文得出以下主要结论:1.试验结果表明高强砌块砌体的初裂系数较大,开裂较晚,砌体随着填芯率的增大、填芯混凝土强度等级的提高,开裂愈发渐晚,开裂系数分布在0.70～0.80之间。2.提出了砌块砌体抗压强度和弹性模量的建议公式,确定了泊松比的取值,经试验结果验证,计算值和试验值吻合较好,且偏于安全。3.有限元分析结果表明,墙体的开洞率越大,墙体的刚度越小,愈容易开裂;随着开洞率的增大,截面弯曲拉应力（Z1比Z3增加64%）、弯曲压应力（Z1比Z3增加70%）以及洞角处的应力（Z1比Z3增加56%）均显著增大,从而引起墙体第一批裂缝较早出现。4.随着开洞率愈大,裂缝出现愈早,初始裂缝的位置有所改变。开洞率为27.1%的墙体在洞角首先形成斜裂缝,开洞率为9.4%的在墙体根部形成初始裂缝。5.墙体的抗剪承载能力提高（H5比H1增加约50%）,随着灌芯率的增大及灌芯混凝土强度等级的提高,墙体的极限位移显著增大（H5比H1增加约52%）,提高了墙体的整体延性,避免了墙体开裂后很快产生脆性破坏,从而提高了墙体的安全储备。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 混凝土小砌块研究背景及应用现状
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外现状
• 1.2.2 国内现状
• 1.3 课题研究的意义及主要工作
• 1.3.1 课题研究的意义
• 1.3.2 本文的主要工作
• 第2章 高强混凝土砌块砌体力学性能指标的确定
• 2.1 试件制作
• 2.1.1 试验目的
• 2.1.2 试件制作
• 2.1.3 试件的主要参数
• 2.2 试验过程及加载制度
• 2.3 抗压试验结果
• 2.3.1 破坏过程
• 2.3.2 砌体抗压试验强度
• 2.3.3 砌体的弹性模量与泊松比
• 2.4 抗压试验结果分析
• 2.4.1 初裂系数
• 2.4.2 砌体抗压强度计算公式
• 2.4.3 砌体的弹性模量
• 2.4.5 泊松比
• 2.5 本章小结
• 第3章 配筋砌块砌体剪力墙有限元分析基本理论
• 3.1 配筋砌块砌体剪力墙有限单元模型
• 3.2 砌体结构本构关系
• 3.2.1 砌体结构应力-应变曲线
• 3.2.2 砌体结构本构关系表达式
• 3.2.3 砌体结构的破坏准则
• 3.3 混凝土本构关系
• 3.3.1 混凝土受压应力-应变关系
• 3.3.2 混凝土受拉应力-应变关系
• 3.3.3 混凝土结构的破坏准则
• 3.4 钢筋应力应变关系
• 3.5 非线性分析与有限元分析软件ANSYS
• 第4章 配筋砌块砌体剪力墙抗剪性能有限元分析
• 4.1 配筋砌块砌体剪力墙有限元模型
• 4.1.1 有限元模型建立
• 4.1.2 基本假定
• 4.1.3 模型参数的选择
• 4.1.4 材料模型
• 4.1.5 单元模型
• 4.1.6 加载制度
• 4.1.7 收敛准则
• 4.2 配筋砌块砌体剪力墙抗剪性能的非线性有限元分析
• 4.2.1 洞口大小对配筋砌块砌体抗剪性能的影响（Z1-Z3）
• 4.2.2 灌芯率对配筋砌块砌体抗剪性能的影响（H1-H5）
• 4.2.3 有限元计算结果与试验、拟合公式计算结果比较
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论及建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢