砌体结构抗压及抗震承载力仿真分析与试验对比

论文摘要

论文首先介绍了有关砌体结构非线性数值分析的主要方法,总结砌体结构的本构关系和破坏准则等基本理论,结合本文的试验模型,对砌体结构的非线性有限元分析展开研究。考虑砌体是由砖和砂浆以及二者之间的粘结带组成的复合材料,建立将砖和砂浆分开建模并考虑二者间接触的有限元空间模型。通过对普通砖砌体受压试验试件的模拟,观察其开裂和破坏的整个过程,得出受压试件的开裂荷载和破坏荷载。将计算结果与试验结果对比,验证文中所提出有限元模型的可适用性,证明其可用来辅助试验进行相应的工程研究。水平地震作用下,砌体表现出剪压状态下复杂的力学特性。为了能够借助有限元软件研究砌体结构的抗震性能,选用本文中含接触的分离式有限元模型对两片眠墙试验试件和一片空斗墙试验试件进行模拟分析,将计算结果和试验结果对比验证文中模型的可适用性；选用整体式模型对三片眠墙试验试件模拟分析后,将计算结果与试验结果对比验证文中模型的正确性。竖向压应力和墙体高宽比是影响无筋砌体抗震性能的主要因素。为了研究其对墙体抗剪性能的影响,选用经验证后的模型,建立不同高宽比情况下的砖墙体有限元模型。对同一高宽比的墙体模型变换竖向压应力,研究竖向压应力对墙体开裂过程和抗剪承载力的影响；对不同高宽比的砖墙体在不同竖向压应力作用下的抗震性能进行数值分析,分析墙体从开裂到破坏的整个过程,研究竖向压应力和高宽比对墙体开裂和极限荷载的影响规律,总结砖墙体抗剪承载力计算公式,对砌体结构基本理论的丰富和工程设计具有较实际的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 砌体结构分类
• 1.2.1 砖砌体
• 1.2.2 石砌体
• 1.2.3 砌块砌体
• 1.2.4 配筋砌体
• 1.2.5 空斗墙砌体
• 1.3 国内外砌体结构的发展简况
• 1.3.1 国内砌体结构的发展简况及发展方向
• 1.3.2 国外砌体结构的发展
• 1.4 相关课题研究现状
• 1.4.1 砌体抗震性能研究简介
• 1.4.2 有限元在砌体结构中的应用
• 1.5 课题的背景及意义
• 1.6 本文的主要研究内容
• 第2章 砌体结构非线性有限元分析方法研究
• 2.1 有限元分析方法
• 2.1.1 软件和单元简介
• 2.1.2 砌体结构有限元模型
• 2.1.3 结构非线性分析问题
• 2.2 砌体结构的本构关系
• 2.3 砌体结构的破坏准则
• 2.4 泊松比的取值
• 2.4.1 砖的泊松比
• 2.4.2 混凝土的泊松比
• 2.4.3 砂浆的泊松比
• 2.4.4 砌体的泊松比
• 2.5 本章小结
• 第3章 砌体结构抗压承载力仿真分析与试验对比
• 3.1 砖砌体抗压性能的试验概况
• 3.1.1 试件模型
• 3.1.2 试验装置及加载制度
• 3.1.3 材料的基本力学性能试验
• 3.2 砖砌体抗压性能的有限元分析
• 3.2.1 材料单元、本构模型及参数设置
• 3.2.2 模型的建立
• 3.2.3 接触分析设置
• 3.3 结果对比及分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 砌体结构抗震承载力仿真分析与试验对比
• 4.1 引言
• 4.2 砖墙抗震承载力仿真分析与试验对比
• 4.2.1 试验试件模型
• 4.2.2 试验装置及加载制度
• 4.2.3 砌体墙片抗震性能有限元模拟
• 4.2.4 结果对比及分析
• 4.3 不同竖向压应力对砖墙体抗震性能的影响
• 4.3.1 不同竖向荷载作用下墙体的开裂过程
• 4.3.2 数值计算结果
• 4.3.3 墙顶位移
• 4.4 不同高宽比对砖墙体抗震性能的影响
• 4.4.1 不同高宽比情况下墙体的开裂过程和应力分布
• 4.4.2 数值计算结果分析
• 4.5 数值计算结果对比与分析
• 4.6 砖墙的抗震抗剪承载力计算
• 4.7 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A （攻读学位期间所发表的学术论文）