砌体结构基本受力性能的研究

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1、博士学位论文摘要本文综述国内外砌体结构基本理论的研究现状和发展趋势，对砌体受压本构关系、破坏准则、受压及受剪性能进行了较系统的研究。通过对国内外学者提出的不同受压本构关系进行比较和分析，提出了包括砖砌体和混凝土砌块砌体在内的受压本构关系表达式，首次给出了合理的对应于峰值应力的应变ε与极限压应变ε的比值。简化了M.J.N.Priestley等提出的无约束0u混凝土砌块砌体本构关系下降段的下降斜率表达式，简化后的表达式更直观、简单。根据本文提出的砌体受压本构关系，块体、砂浆、砌体变形协调条件以及砌体弹性模量实测结果统计，采用这三种方法推导得到砌体弹性模量表达式，并由实测结果经统计回归得到砖、砌块

2、、砂浆弹性模量的表达式。依据库仑理论、主拉应力以及主压应力强度理论，首次在国内较系统地建立了剪压状态下砌体的破坏准则，该准则能反映剪压状态下砌体可能出现的三种破坏，并明确提出了划分滑移破坏、受拉破坏及受压破坏的界限值。该破坏准则能反映不同受力阶段竖向压应力对砌体抗剪强度的影响规律，由该破坏准则推导的砌体抗剪强度计算值不仅与试验结果吻合较好，而且与骆万康提出的相关曲线基本吻合。本文从砌体受压时的平衡条件、变形协调条件以及破坏准则建立了包括砖砌体、未灌芯和灌芯混凝土砌块砌体在内的砌体抗压强度计算公式，该公式较全面反映了块体、砂浆、灌芯混凝土的强度、弹性模量、泊松比、几何尺寸对砌体抗压强度的影响；

3、简化后的计算公式形式简单，改进了现行规范计算公式不连续、计算方法烦琐等存在问题。简化后的计算结果与试验结果、规范取值吻合良好。本文分析并总结了影响砌体剪力墙抗剪性能的主要因素；利用ALGORFEA软件和本文建立的剪压状态下砌体破坏准则，分析了无洞及开洞墙的开裂荷载、裂缝分布及其出现的顺序。采用MSC.Marc软件并选用二维的四节点单元和本文提出的砌体受压本构关系、砌体破坏准则对砌体剪力墙受力及变形进行弹塑性有限元分析，墙体开裂荷载、极限抗剪承载力以及对应的墙顶最大水平位移预测值与实测值吻合较好。在国内外较全面、系统地建立了无洞、开洞及无筋与水平配筋砌体剪力墙的抗剪承载力计算公式。该公式考虑了

4、影响墙体抗剪承载力的主要因素，力学概念清楚，满足无洞、开洞及无筋与水平配筋砌体剪力墙的边界条件，具有连续性，计算方法简单、便于应用；并弥补了现行规范未考虑墙体高宽比影响的不足，扩大竖向压应力较大时的应用范围。本文提出了提高墙体裂后变形能力及维持墙体整体性所需的水平钢筋最小配筋率。关键词：本构关系；破坏准则；受压性能；受剪性能；弹塑性有限元分析I砌体结构基本受力性能的研究AbstractThecurrentsituationanddevelopingtrendofresearchonthebasictheoryofmasonrystructureathomeandabroadaresummar

5、ized.Thecompressivestress-strainrelations,failurecriteria,compressiveandshearbehaviorofmasonryarestudiedsystematically.Theexpressionsofcompressivestress-straincompletecurvewithinclusionofbrickandconcreteblockmasonryhavebeenputforwardthroughcomparisonandanalysisofdifferentcompressiveconstitutiverela

6、tionsputforwardbyscholarsathomeandabroad.Thereasonableratioε/εisprovidedforthefirsttime,whichu0equalsto1.6forbrickmasonry,4.0forconcreteblockmasonry.TheexpressionofdescendingslopeofdescendingstageprovidedbyM.J.N.Priestleyissimplifiedbythispaper.Thesimplifiedexpressionismoreaudio-visualandsimple.Thr

7、eekindsofexpressionsofmasonryelasticmodulusarederivedonthebasisofthecompressivestress-strainrelationofmasonryputforwardbymyself,deformationcoordinationamongblock,mortarandmasonryandtheexperimentalresultssta