保温砌体结构基本受力性能的研究

论文摘要

由保温砌体和自密实轻骨料混凝土框架组成的结构自保温组合结构,其主要工艺是砌体与构造柱、圈梁施工方法相似,即在砌筑保温砌体完成后浇筑保温混凝土框架的一种新型自承重节能墙体。其中保温砌体是由加气混凝土承重砌块（砖）和自制保温砂浆砌筑而成,整个砌体组合结构达到了单一墙体材料节能的目标,实现结构保温一体化。保温砌体是保温组合结构的重要组成部分,本文从以下方面对自保温砌体的基本力学性能及基本材料强度的影响进行了研究:1、研制了以加气混凝土废料为轻集料的保温砌筑砂浆。通过试配和反复试验,确定了保温砌筑砂浆的配合比,并对其本构关系进行了研究,所研制出的保温砌筑砂浆的工作性和基本力学性能均满足结构自保温砌筑砂浆要求;2、保温砌块基本力学性能研究。提出了模拟约束条件的全尺寸应力-应变试验方法,通过试验和对试验数据处理,研究了砌块的抗压强度、抗折强度和应力-应变全曲线,获得了保温砌块的本构方程,为研究保温砌体结构基本受力性能和有限元数值分析提供了相应的力学参数;3、加气混凝土砌体基本力学性能的研究。主要通过试验方法对其抗压强度、抗剪强度、弹性模量、泊松比及受压应力-应变全曲线进行了研究,获得了保温砌体本构方程,为自保温砌体组合墙体的理论分析和有限元数值模拟提供相应的力学参数;4、采用有限元三维和二维数值模拟相结合,对保温砌体的受力性能、变形特征以及破坏机理进行了仿真分析。通过砌块和砂浆的材料基本力学参数,分析计算砌体内部的应力应变分布规律,计算保温砌体的承载力、峰值应力和应变、弹性模量和泊松比等重要力学参数,通过与试验数据的比较,提出了通过砌块、砂浆强度折减来反映砌筑质量影响的仿真方法。通过分析结果与试验值比较,验证了基于砌块和砂浆基本力学参数的保温砌体有限元模型能真实的反映保温砌体的基本力学特征。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 国外应用及研究状况
• 1.2.2 国内应用及研究状况
• 1.2.3 砌体结构理论研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第二章 保温砌块和砂浆的基本力学性能试验
• 2.1 保温砌筑砂浆配制
• 2.1.1 研制目标及原材料
• 2.1.2 配合比设计
• 2.2 保温砌块基本力学性能
• 2.2.1 保温砌块基本力学性能试验方案
• 2.2.2 保温砌块应力应变全曲线试验结果
• 2.2.3 试验数据分析
• 2.2.4 其它基本力学性能试验
• 2.3 保温砌筑砂浆基本力学性能
• 2.4 本章小结
• 第三章 保温砌体基本力学性能试验
• 3.1 试件制作所用材料规格
• 3.2 试件设计与制作
• 3.3 试验设备
• 3.4 轴心受压性能试验研究
• 3.4.1 量测方案
• 3.4.2 加载方案
• 3.4.3 试验过程现象描述
• 3.4.4 试验结果分析
• 3.5 沿灰缝截面抗剪强度试验
• 3.5.1 量测方案
• 3.5.2 加载方案
• 3.5.3 试验过程现象描述
• 3.5.4 试验结果分析
• 3.6 砌体剪压相关性
• 3.7 本章小结
• 第四章 保温砌体非线性有限元分析
• 4.1 有限元分析模型
• 4.1.1 三维分离模型
• 4.1.2 平面分离模型
• 4.1.3 材料的本构关系
• 4.1.4 加载方式、步长、收敛准则的选择
• 4.1.5 保温砌体弹性模量计算
• 4.1.6 保温砌体泊松比计算
• 4.2 ANSYS 三维模型计算结果分析
• 4.2.1 受压承载力及峰值应力
• 4.2.2 峰值应力对应的应变值ε0
• 4.2.3 弹性模量E
• 4.2.4 泊松比μ
• 4.3 ANSYS 二维模型计算结果分析
• 4.3.1 受压承载力及峰值应力
• 4.3.2 峰值应力对应的应变值ε0
• 4.3.3 弹性模量E
• 4.3.4 泊松比μ
• 4.3.5 应力-应变全曲线
• 4.3.6 三维模型和二维模型计算结果比较
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 5.1 结论
• 5.2 今后进一步研究的设想
• 参考文献
• 致谢
• 附录A：攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研情况