格构式混凝土填充墙的拱作用分析

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1、60低温建筑技术2014年第9期(总第195期)格构式混凝土填充墙的拱作用分析陈晟，蔡贤辉(大连理工大学运载工程与力学学部工程力学系。辽宁大连116001)【摘要】采用基于不同应变假定的线性应变法和平均应变法，对格构式混凝土填充墙中的格构柱的拱作用进行分析，得到：拱作用可使墙体的出平面承载能力得到大幅提高，其提高系数随格构柱高径比的增加而线性减小；墙顶缝隙对墙体的拱作用影响显著。对比两种不同的方法，并与ANSYS非线性有限元分析结果相比较，得到三铰拱模型的强度结果是偏小的，其中线性应变法的结果更为保守。【关键词】格构柱；填充墙；承载能力；平面外；拱作用【中图分类号】TU312．1【文献标识码】

2、B【文章编号】1001—6864(2014)09—0060—04格构式混凝土墙由非承重的轻质空心块体或保填充墙浇注时的顶部缝隙情况，记墙顶缝隙宽度为，温模壳充当模板，在孔洞内浇注自密实混凝土形成横墙体净高为日，则层间净高为日+。此模型下，在墙竖网格状的混凝土受力小构件的一种复合墙体。该类体顶端侧移受限的前提下，上、下段因开裂破坏发生转墙体由于自重轻、施工快、整体性好，具有较好的市场角0时，受压宽度6可表示为：前景。本文以水泥聚苯保温模壳格构式混凝土墙6．nHH一2一石+一4—si—nO(1)体⋯为例，对该墙体充当填充墙时的出平面受力性能上式中，D为格构柱的直径。进行分析。文献[2]分析认为，上

3、下两端连接良好的砖填充墙或砌块填充墙受水平均布荷载或层间位移2拱作用力的计算图1(a)的墙体上下段在水平荷载作用下发生转时存在明显的拱作用，使得墙体的承载能力以及变形角0时，在拱作用力计算时，对应不同的应变假定存在能力在不同的墙体高厚比下均有相当程度的提高。本两种不同的方法，即平均应变法Ⅲ和线性应变法⋯。文的格构式墙体作为填充墙的一种，拱作用的影响同(1)平均应变法。在拱作用力计算时，利用上样不可忽视，本文对此问题进行专门研究。段或下段墙体的两端受压区的对称性，对拱内应变做1简化模型水平均布荷载是填充墙体设计计算的主要荷载一致假定，其大小取为：d2b·tanO，、方式，对应于风荷载以及地震惯性

4、荷载。对于该种荷s—z载作用，两端脱开的填充墙体可保守地简化为梁模型记该平均应变对应的应力为厂b，则作用在受压区进行分析。文献[2]通过ANSYS模拟分析，验证了拱中心处的合力，即拱作用力为：作用在砌体墙出平面受力过程中的存在，并在此基础T=fbAcosy／cosO(3)上提出了三铰拱模型，如图1(a)所示。式中，A为受压区面积；y为拱夹角，由墙体两端的受压区合力位置所决定。根据拱作用力与水平均布力之间的关系：：2T．。iny(4)得水平均布力W与拱内平均应力等的关系为：：了(53)(a)拱模型(b)几何关系(c)端部线性应变式中，s为格构柱的间距。(2)线性应变法。在拱作用力计算时，对墙体图

5、1均布荷载作用下拱机制原理简图平面内的应变做平截面假定，并在墙高方向上根据分对于水泥聚苯保温模壳格构式混凝土填充墙体，段墙体两端受压区的对称性假定应变呈线性变化。这该三铰拱简化模型同样适用，只是原本的梁模型对应样，受压区的应变分布可表示为：于格构式墙体中的圆形格构柱。考虑实际工程中因抗一(=2：!垦。(6)震设计要求(填充墙与主体结构脱开或柔性连接)或H／2陈晟等：格构式混凝土填充墙的拱作用分析61式中，为应变计算点距受压区最外端的距离。近于弹性状态，此时对应的格构柱临界高径比。为：根据该应变分布，利用材料的本构关系可计算应=2／、可(16)的应力分布、合力F。及其作用点，进而确定拱夹角。因此

6、，当格构柱高径比≤时，墙体存在压碎根据竖向力平衡，可得拱作用力为：破坏现象；而当≥。时，墙体受压区接近于弹性T：Fcos0／cosT(7)状态。水平均布力W与合力等的关系为：3．4数值模拟分析：—(8)利用自编的小程序对格构柱的拱作用影响进行分析。程序按转角位移0逐渐增大时，分别计算对应3计算分析的拱作用力、水平承载力，以及拱作用角y等。当3．1模型简介=0时，程序停止计算。取两端自由的格构式墙体，格构柱直径D=160ram，间距s=300ram。格构梁柱材料C25混凝土，O．50一1O线性应变其本构关系按现行混凝土设计规范给出的单轴本O．40⋯∥D=1O平均应变——20线性应变构取用。墙体计

7、算简化为按单个格构柱进行，并根据0．30⋯H／D=20平均应变——D=3O线性应变不同的墙体高径比要求，调整墙体的高度。奁o．20／／／／)=30平均应变3．2缝隙限制0．10为避免因墙体顶部间隙过大而导致墙体无法接O．OO—————。。————————————————一O．0O0．040．08O．120．16触到梁底(或板底)，根据几何关系可有：转角位移／Yrad(日+6)／2≤D+(11／2)