低周往复荷载下290厚砌块整浇墙剪切破坏模式试验研究

论文摘要

由于配筋砌块砌体结构具有“四节一环保”方面的明显优势,符合国家可持续发展的基本政策,近年来获得了越来越广泛的应用。近几年,我校在配筋砌块砌体结构基础上提出了砌块整浇墙结构,它具有更好的受力性能和经济效益,在适应当前中国建筑业特点的前提下,满足了施工简便,质量更易保证的发展理念,在小高层建筑中占据着越来越重要的地位;但是我国在配筋砌块砌体方面的研究起步较晚,相关的规范法规还不够完善,严重制约了砌块整浇墙结构的应用高度和范围。本文以100米高砌块整浇墙体系高层住宅工程的科研项目为背景,对290mm厚砌块整浇墙进行了压弯剪作用下的剪切破坏模式试验研究,为工程应用和相关规范的完善提供了试验依据。本文进行了4片290厚砌块整浇墙的低周往复荷载试验,模拟了墙片在实际地震中压弯剪共同作用下的剪切破坏模式,得到了墙片的特征荷载值及其位移;对各阶段钢筋的受力性能进行了分析;通过对墙片的恢复力特性进行分析得到了墙片的骨架曲线、刚度退化曲线、恢复力模型、变形能力、延性和耗能能力等性能参数,为墙片抗震性能评价提供了依据,并将这些性能参数与190和240厚砌块整浇墙进行了比较;同时通过改变水平配筋率和竖向正压力重点分析这两个因素对抗剪性能的影响,研究结果表明,在较高水平配筋率情况下,随配筋率增大水平钢筋对抗剪承载力的提高程度将减小。结合试验结果对影响抗剪承载力的各种因素进行了分析,并将试验所得抗剪承载力与《砌体结构设计规范》（GB 50003-2001）和《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）中的抗剪承载力公式计算值进行了比较,结果表明:在水配筋率较高和正压力较大的情况下,砌体规范对水平钢筋和正压力的抗剪贡献计算偏高;砌块整浇墙体系比混凝土剪力墙体系具有更高的相对抗剪水平,用来建造高层建筑具有更好的相对抗震性能。最后本文运用ANSYS对墙片抗剪性能进行了模拟,将本文4片砌块整浇墙的试验数据与有限元分析结果进行了比较。分析结果表明有限元计算在一定程度上能够反映墙片剪切受力性能,可以用来模拟砌块整浇墙的抗剪性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及来源
• 1.2 国内外应用概况
• 1.2.1 国外应用概况
• 1.2.2 国内应用概况
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 目前存在的问题和本文的主要研究内容
• 1.4.1 目前存在的问题
• 1.4.2 本文主要研究内容
• 第2章 试件设计及试验方案
• 2.1 试验目的
• 2.2 试件设计与制作
• 2.2.1 试件设计
• 2.2.2 试件制作
• 2.3 试件基本力学材性试验
• 2.3.1 标准块抗压强度
• 2.3.2 砂浆和灌芯混凝土抗压强度测定
• 2.3.3 钢筋力学性能测定
• 2.3.4 灌芯砌体各种强度计算
• 2.3.5 墙片抗弯抗剪承载力计算值
• 2.4 加载方案设计
• 2.4.1 试验加载装置
• 2.4.2 试验加载制度
• 2.5 测量方案设计
• 2.6 本章小结
• 第3章 试验过程与结果分析
• 3.1 试验过程描述与破坏形态分析
• 3.1.1 J-1 墙片的试验过程描述与破坏形态
• 3.1.2 J-2 墙片的试验过程描述与破坏形态
• 3.1.3 J-3 墙片的试验过程描述与破坏形态
• 3.1.4 J-4 墙片的试验过程描述与破坏形态
• 3.1.5 墙片试验过程总体分析
• 3.2 荷载特征值及位移
• 3.3 钢筋应变及其受力性能
• 3.4 恢复力特性及性能参数
• 3.4.1 滞回曲线
• 3.4.2 骨架曲线
• 3.4.3 刚度退化
• 3.4.4 恢复力模型
• 3.4.5 耗能能力
• 3.4.6 变形和延性
• 3.5 本章小结
• 第4章 墙片受剪承载力分析与计算
• 4.1 概述
• 4.2 砌块整浇墙剪切破坏机理分析
• 4.3 抗剪承载力影响因素分析
• 4.3.1 灌芯砌体抗剪强度
• 4.3.2 竖向正压力
• 4.3.3 墙体高宽比（或剪跨比）
• 4.3.4 水平钢筋
• 4.3.5 竖向钢筋
• 4.3.6 施工质量
• 4.4 试验结果与各种抗剪公式计算值比较
• 4.4.1 现行砌体结构设计规范公式
• 4.4.2 国际标准《配筋砌体结构设计规范》公式
• 4.4.3 《混凝土结构设计规范》抗剪公式
• 4.5 本章小结
• 第5章 砌块整浇墙抗剪性能非线性数值模拟
• 5.1 概述
• 5.2 模拟方法简介
• 5.2.1 计算模型
• 5.2.2 材料模型
• 5.2.3 破坏准则
• 5.2.4 收敛准则
• 5.3 有限元计算结果与试验结果对比分析
• 5.3.1 荷载-位移曲线对比
• 5.3.2 墙片应变比较
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢