竖向荷载差对多层砌体顶层裂缝影响的试验研究

论文摘要

在中国,从万里长城开始出现到赵州桥建造,砌体结构的应用史迄今已长达两千多年。近现代,随着砌体材料的不断更新,砌体结构也得到快速的发展,目前仍作为一种主要的结构形式而广泛存在。砌体结构具有取材方便、施工工艺简单、经济适用等优点。目前,混凝土空心砌块作为墙体材料改革中的主推块材,逐步替代粘土砖成为最常用的承重材料之一。开裂现象是砌体结构中常见的问题,且多出现在结构顶部。导致砌体结构裂缝产生的因素有多种,常见的因素有地基不均匀沉降、干缩及温湿度变化等。在工程实践及科研中发现,某些房屋不存在地基不均匀沉降及保温隔热性能的问题,墙体顶部仍然会出现斜裂缝,且多出现在承重墙与非承重墙交接位置处。国内外关于竖向荷载差作用下砌体结构顶部的裂缝的相关研究资料均较少。受国家自然科学基金的资助（项目编号：50778067）,研究小组主要针对竖向荷载差作用下混凝土空心砌块砌体结构顶部裂缝产生机理进行了分析研究,本文所做的工作如下：（1）对不同龄期条件下的30个混凝土小型空心砌块砌体标准试件进行了力学性能试验研究,得出了不同龄期下砌体试件的极限强度及龄期与抗压强度的曲线关系,以及各试件的应力-应变关系曲线；分析了龄期对混凝土砌块的横向应变的影响。研究结果表明：砂浆强度尚低的情况下,较早龄期受压将会使砌体产生较大的竖向压缩变形并处于复杂的受力状态。因此,在施工过程中要引起足够重视,应对施工进度进行控制。（2）阐述了砌体结构的徐变关系,概述了不同构造措施的砌体结构在竖向荷载差作用的顶部裂缝特征。在前述内容的基础上,建立了竖向荷载差作用下砌体结构承重墙和非承重墙的受力模型,提出了竖向荷载差作用下设有构造柱和圈梁的砌体结构顶部墙体的最大剪应力公式,并明确了需通过试验确定公式相关参数。（3）针对在竖向荷载差作用下设有构造柱和圈梁的混凝土砌块砌体结构顶层裂缝的特征及最大剪应力公式的提出,设计制作了六层混凝土小型空心砌块砌体墙体模型,进行了竖向荷载差异影响下墙体顶部裂缝的试验研究；考察了竖向荷载差作用下砌体结构竖向位移及顶层墙体的相对横向和竖向变形,并分析得出了相应的承重墙与非承重墙的荷载与变形的关系曲线。综合提出的最大剪应力公式和试验结果,分析验证了最大剪应力公式的合理性和科学性,具有十分重要的实际意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 砌体结构综述
• 1.1.1 砌体结构理论及规范发展历程
• 1.1.2 砌块砌体的应用趋势
• 1.1.3 混凝土砌块砌体的优越性
• 1.1.4 国内外砌块砌体的发展
• 1.2 相关课题研究综述
• 1.2.1 关于砌体结构的裂缝问题
• 1.2.2 竖向变形差异对建筑结构的影响问题
• 1.2.3 国内外关于砌体模型试验研究有关情况
• 1.3 本课题的研究背景、意义及课题来源
• 1.3.1 本课题的研究背景
• 1.3.2 本课题的研究意义及课题来源
• 1.4 本文主要研究内容及研究路线
• 1.4.1 本文主要研究内容
• 1.4.2 本文的研究路线
• 第2章 混凝土空心砌块砌体不同龄期下受压力学性能试验研究
• 2.1 引言
• 2.2 试验概况
• 2.2.1 试验准备及试件制作
• 2.2.2 材料力学性能
• 2.3 试验装置及加载
• 2.3.1 试验设计及量测内容
• 2.3.2 试验方法
• 2.4 试验结果及分析
• 2.4.1 试验现象
• 2.4.2 不同龄期试件的极限荷载和应力应变关系
• 2.4.3 龄期对砌体横向应变的影响
• 2.5 本章小结
• 2.5.1 结论
• 2.5.2 建议
• 第3章 竖向荷载差作用下多层砌体房屋顶部裂缝机理分析
• 3.1 前言
• 3.2 徐变对砌体结构的影响
• 3.3 竖向荷载差作用下的砌体房屋顶部裂缝特征
• 3.3.1 无构造措施的砌体结构
• 3.3.2 设有构造柱和圈梁的砌体结构
• 3.4 竖向荷载差作用下的砌体结构顶部开裂理论分析与计算
• 3.5 小结
• 第4章 竖向荷载差作用下多层砌块砌体房屋顶层裂缝形成模型试验研究
• 4.1 引言
• 4.1.1 试验墙体原型
• 4.1.2 试验注意事项
• 4.2 结构模型试验基本理论
• 4.3 混凝土小型空心砌块砌体结构1:4模型试验内容
• 4.3.1 试验模型材料的选择和配置
• 4.3.2 模型墙体制作
• 4.3.3 材料性能
• 4.3.4 试验装置与加载
• 4.3.5 试验测量测试及数据采集
• 4.4 试验数据处理及分析
• 4.4.1 墙体的变形情况
• 4.4.2 墙体的应变情况
• 4.4.3 墙体的裂缝情况
• 4.5 试验结果与理论分析比较
• 4.5.1 墙体抗剪强度计算
• 4.5.2 承重墙与非承重墙荷载分配计算
• 4.5.3 计算试验墙体最大剪应力
• 4.6 本章小结
• 结论
• 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