砌體勻質(zhì)化理論及應(yīng)用研究.pdf

1、對(duì)既有的和新建的砌體建筑物的正確分析計(jì)算是砌體結(jié)構(gòu)安全的保證。砌體是由塊體和砂漿兩種材料性能完全不同的材料有規(guī)則地砌筑而成，決定了準(zhǔn)確分析砌體受力性能的復(fù)雜性。使得進(jìn)行砌體結(jié)構(gòu)基本理論研究存在許多困難，亦存在不完善之處。因此現(xiàn)行的各國(guó)砌體規(guī)范主要是基于試驗(yàn)所求取的經(jīng)驗(yàn)公式，造成砌體的理論研究落后于砌體的工程實(shí)踐的現(xiàn)狀。因而進(jìn)一步研究砌體結(jié)構(gòu)的受力性質(zhì)和破壞機(jī)理，通過(guò)物理和數(shù)學(xué)模式，建立精確而完整的砌體結(jié)構(gòu)理論，是世界各國(guó)所關(guān)心的課題，對(duì)

2、砌體進(jìn)行基本理論及基本理論在砌體中的應(yīng)用研究是十分必要的。
　　本文對(duì)砌體勻質(zhì)化理論及應(yīng)用進(jìn)行了較深入的研究，將砌體材料視為由周期性介質(zhì)按照一定方式組合起來(lái)的連續(xù)介質(zhì)材料，在砌體中按連續(xù)體假設(shè)綜合考慮塊體和砂漿的共同表現(xiàn)，將它們的幾何和材料信息都融入到一個(gè)等效體積單元（RVE單元）中，將整個(gè)砌體看成由多個(gè)這樣的等效體積單元（RVE單元）組成，其中各個(gè)等效體積單元(RVE單元)的力學(xué)性質(zhì)是相同的，可以取出任意一個(gè)來(lái)加以分析，然后將與

3、砌體性質(zhì)相同的等效體積單元（RVE單元）應(yīng)用到整體結(jié)構(gòu)中進(jìn)行各項(xiàng)力學(xué)性能分析，研究成果可為砌體結(jié)構(gòu)的理論研究和工程設(shè)計(jì)提供參考，主要成果如下:
　　(1)分別將砌體看成兩個(gè)方向具有周期性的二維材料和三維材料，建立了對(duì)應(yīng)的勻質(zhì)化基本方程和勻質(zhì)化關(guān)系式，為利用勻質(zhì)化理論研究砌體的平面內(nèi)和平面外性能提供理論基礎(chǔ)。
　　(2)建立了三維勻質(zhì)化單元的等效彈性模量的計(jì)算公式，公式綜合考慮了塊體、砂漿的彈性模量和泊松比及豎向灰縫與水平灰縫

4、與塊體尺寸比對(duì)砌體勻質(zhì)化單元等效彈性模量的影響，考慮因素較全面。同時(shí)通過(guò)與不同孔型、不同材料及不同尺寸塊材磚砌體彈性模量實(shí)測(cè)值以及規(guī)范和常用公式計(jì)算值比較驗(yàn)證了本文公式的可行性及適用性。
　　(3)綜合考慮了塊體、砂漿的彈性模量和泊松比及豎向灰縫與水平灰縫與塊體尺寸比對(duì)砌體三維勻質(zhì)化單元等效抗彎剛度的影響，得到了三維勻質(zhì)化單元的等效抗彎剛度的計(jì)算公式，并變換不同參數(shù)進(jìn)行了大量的計(jì)算，定量的分析了各因素對(duì)等效抗彎剛度的影響程度。

5、r>　　(4)在勻質(zhì)化理論的基礎(chǔ)上，假定一不同角度的砌體剪-壓復(fù)合受力破壞面，應(yīng)用剛塑性極限分析法結(jié)合能量原理得到了能完整表達(dá)剪摩、剪壓和斜壓3種破壞形態(tài)的統(tǒng)一的砌體抗剪強(qiáng)度模式，為解決我國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)以主拉應(yīng)力強(qiáng)度理論確定磚砌體的抗剪強(qiáng)度，而我國(guó)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50003-2011)以庫(kù)侖理論來(lái)確定砌體抗剪強(qiáng)度的矛盾，解決當(dāng)前工程設(shè)計(jì)面臨的問(wèn)題提供了一種較好的方法。
　　(5)分別基

6、于薄板理論和中厚板理論，建立了砌體墻的克?；舴虬鍎蛸|(zhì)化模型和中厚板勻質(zhì)化模型，推導(dǎo)了在對(duì)應(yīng)模型下的勻質(zhì)化砌體墻的撓度計(jì)算公式，并對(duì)120mm、180mm、240mm和370mm厚的砌體墻在固定高寬比和變化高寬比下的撓度進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比分析，得出了兩種理論對(duì)不同尺寸的勻質(zhì)化砌體墻的適用性。
　　(6)首次將砌體墻進(jìn)行勻質(zhì)化后利用薄板穩(wěn)定理論來(lái)研究其穩(wěn)定性，將勻質(zhì)化后的砌體墻參照板的穩(wěn)定理論求得壓曲臨界荷載，進(jìn)而求得其高厚比限值。同時(shí)