混凝土空心砌块组合墙体抗震性能及影响因素分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com全国中文核心期刊杆癯建蟓村混凝土空IILIMI'~组合I啬傩抗震II~

2、E及影响因素分析杨德健，张宗伟(天津城市建设学院土木工程系，天津300384)摘要：随着国家墙体改革、建筑节能等相关政策的实施，迫切需要对传统建筑结构进行改革和技术创新，开发新的建筑结构体系。钢筋混凝土一砌体组合体系即是一种比较合理的结构形式，它有效地提高了体系的抗震性能及适用范围。应用ANSYS有限元软件对混凝土小型空心砌块组合结构进行非线性有限元分析，并与试验结果进行对比，论证了ANSYS对于砌体结构分

3、析的适用性。在此基础之上，通过改变组合砌体的材料与几何参数等因素进行分类计算，研究了组合墙体抗震性能随各影响因素的变化规律。结果表明，提高砂浆和混凝土的强度等级可以在一定程度上提高结构的抗侧承载力，但效果并不明显；混凝土构造柱截面尺寸及间距对组合墙体的抗震能力和延性影响较大。关键词：混凝土小型空心砌块；组合结构；抗震性能；非线性有限元分析中图分类号：TU522．3~4文献标识码：A文章编号：1001—702X(2010)03—0042—03Analysisonearthquakeresistanceandaffe

4、ctivefactorsofconcretehollowblockcompositewallstructuresYANGDejian，ZHANGZongwei(DepartmentofCivilEngineering，TianjinInstituteofUrbanConstruction，Tianjin300384，China)形式，可解决单纯的混凝土空心砌块墙抗剪能力及延性差的0引言问题，提高体系的抗震性能，可以使砌体结构能在基本烈度为随着“保护土地资源，保护耕地”这一基本国策的贯彻实78度的地震区建造中高层建

5、筑，而且造价比混凝土结构抗施，混凝土小型砌块代替黏土砖作为承重或填充墙体材料已震墙低，符合我国的墙改政策。是大势所趋。但因为混凝土砌块墙体具有抗剪与抗拉强度较1组合墙体的ANSYS有限元模型建立砖墙低，且竖缝大，砂浆的密实度一般较弱，应力较为集中等与分析特征，混凝土小型砌块墙体在建造和使用过程中容易出现温度应力裂缝、收缩裂缝等问题，这直接导致小型砌块在全国的为检验有限元模型建立的可靠性，本文以文献【l】中的试推广应用受到严重的阻碍。验结果为基础进行对比分析。混凝土空心砌块与其它墙体材料一样，它的推广不仅取1．1有

6、限元模型的建立决于自身的材料性能指标，而且与建筑结构体系密切相关，合综合文献【2】中各类本构关系曲线，本文选取EHognes—理的结构形式既可以使砌块建筑技术更加先进，安全可靠，又tad应力应变曲线并简化为三折线形式来模拟混凝土空心砌可方便施工，且工程造价低，具有良好的经济指标，利于混凝块墙与混凝土柱的本构关系(见图1)，并通过ANSYS建模单土空心砌块的推广应用『1J。元中的多线性随动强化(MKIN)曲线来定义材料的单轴应力钢筋混凝土一砖砌体组合体系即是一种比较合理的结构应变曲线翻(见图1)。1．2荷载步及其解

7、在砌块建筑墙体中，墙体承受垂直荷载以及水平荷载，因基金项目：天津市建设科技发展重点计划项目(2006—2)此，在组合墙体的非线性有限元分析中采用2个荷载步加载形收稿日期：2009—09—10式：先一次性以面荷载形式施加垂直荷载；水平荷载分若干子作者简介：杨德健，男，1962年生，北京人，博士，教授。地址：天津西步进行，并侧向加于顶部的混凝土梁。非线性求解采用牛顿拉青区津静路26号，电话：022—23085099，E-mail：yangdejian一~@163．普森法(NR法)，使每一个荷载增量末端解都达到平衡收敛

8、。cono·42·新型建筑材料2010．3学兔兔www.xuetutu.com杨德健，等：混凝土空心砌块组合墙体抗震性能及影响因素分析由墙体非线性有限元计算结果与试验结果的比较分析可知，各墙体的非线性有限元计算与试验结果比较接近，两者的误差可以控制在10％左右，极限位移△稍大，但也在误差允许范围内，因此，采用ANSYS软件对混凝土小型空心砌块墙体进行非线性有限元分析是可行的。2组合结构承载力及变形能力的￡影响因素分析(a)混凝上构造柱应力一应变曲线根据以上模型参数的设定，本文模拟了3组共14种组合墙体，分别考虑了

9、砂浆强度、混凝土强度以及墙体几何参数的变化对组合墙体抗侧承载力以及变形的影响。2．1砂浆强度对组合墙体抗侧承载力的影响为明确墙体砂浆的强度对组合墙体的影响程度，根据砂浆强度的不同，建立墙体类型I的有限元模型1⋯115，具体参数设置见表2。计算结果分别见表3、图3。表2混凝土空心砌块组合墙体类型I(b)混凝土空心砌块墙体应力应变曲线砌块强砂浆强混凝土构造柱截面构造柱砌体高图