用CA及ANN預(yù)測(cè)注芯混凝土砌塊墻體單軸受壓破壞模式.pdf

1、伴隨著社會(huì)與科技的發(fā)展,砌體材料種類不斷推陳出新,粘土磚由于強(qiáng)度較低、能耗高而且消耗大量土地資源,其作為砌體材料的主體地位逐漸弱化。混凝土小型空心砌塊作為一種工業(yè)機(jī)械化程度較高的墻體材料不僅強(qiáng)度高、不消耗土資源而且孔洞便于放置鋼筋形成配筋砌體,適用于建造多層及中高層結(jié)構(gòu),能夠取得很好的社會(huì)效益,因此其正逐漸取代粘土磚成為砌體結(jié)構(gòu)與其它建筑結(jié)構(gòu)填充墻的基本材料。混凝土注芯砌塊砌體由砌塊、砂漿及混凝土芯柱構(gòu)成,由于砌塊的各向異性,砌塊與砂漿

2、材性迥異,三者間接觸面作用機(jī)理復(fù)雜,加之砌筑方式和砌筑質(zhì)量的影響使得注芯砌塊砌體與磚砌體和混凝土材料的性質(zhì)相比有很大的不同,在有限元分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中直接采用后兩者的破壞準(zhǔn)則及本構(gòu)關(guān)系是不合理的,因此本文考慮采用非傳統(tǒng)技術(shù)來對(duì)砌體墻板的破壞模式進(jìn)行預(yù)測(cè)。首先,本文提出了當(dāng)被預(yù)測(cè)墻板與基礎(chǔ)墻板的材料主軸不一致時(shí),描述邊界外力作用方式對(duì)墻板內(nèi)各個(gè)區(qū)域效應(yīng)的細(xì)胞自動(dòng)機(jī)模型?？紤]采用三角函數(shù)的方法把前者的傳遞函數(shù)映射到后者的材料主軸上,從而發(fā)

3、展了原有的被預(yù)測(cè)墻板與基礎(chǔ)墻板材料主軸一致的預(yù)測(cè)方法。其次,本文提出了“虛擬墻板”的概念,并建立了與之相應(yīng)的預(yù)測(cè)砌體墻板破壞模式的方法。然后,為彌補(bǔ)上述所發(fā)展的兩種方法的不足,本文又進(jìn)一步提出了集成這兩種方法優(yōu)點(diǎn)的“聯(lián)合法”。在獲取砌體墻板的破壞模式時(shí)本文考慮了外力作用方式、墻體構(gòu)造和變異這三個(gè)重要因素,被預(yù)測(cè)墻體的破壞模式是以基礎(chǔ)墻板的試驗(yàn)破壞模式為依據(jù),利用細(xì)胞自動(dòng)機(jī)技術(shù)及類似區(qū)域匹配準(zhǔn)則得到的,如果基礎(chǔ)墻板中的某一區(qū)域破壞,那么與

4、之對(duì)應(yīng)的被預(yù)測(cè)墻體的類似區(qū)域也認(rèn)為破壞。最后,本文將細(xì)胞自動(dòng)機(jī)技術(shù)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合,建立了小型混凝土注芯砌塊砌體墻板在外力作用下的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。把墻板各單元的橫縱坐標(biāo)、對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)狀態(tài)值以及其材料主軸與基礎(chǔ)板材料主軸的夾角作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練及檢測(cè)樣本的輸入數(shù)據(jù),把單元的破壞狀況(0表示未破壞,1表示破壞)作為樣本的輸出數(shù)據(jù),經(jīng)過對(duì)BP網(wǎng)絡(luò)的反復(fù)訓(xùn)練,得到最佳的隱含層數(shù)目和學(xué)習(xí)率。然后利用訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)對(duì)試驗(yàn)墻板進(jìn)行預(yù)測(cè),得到的破