砌体匀质化理论及应用研究

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1、万方数据学校代号：10536学号：0800205011密级：长沙理工大学博士学位论文砌体匀质化理论及应用研究学位申请人姓名堡垂塑导师姓名及职称扬焦至教援培养单位±盔皇建筑堂暄专业名称±丕王猩论文提交日期2Q!垒生2旦论文答辩日期圣Q!堡生!圣旦!垒旦答辩委员会主席旌楚贤教握万方数据ResearchonMasonryHomogenizationTheoryandApplicationbyNiYushuangB．E．(ChangshaUniversityofScience&Technology)2003M．S．(

2、ChangshaUniversityofScience&Technology)2005AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringCivilEngineeringChangshaUniversityofScience&TechnologySupervisorProfessorYangWeijunSep，2014万方数据长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的

3、论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。储戳：P渺醐川一堋桫日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采

4、用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密口，。Y(请在以上相应方框内打“4”)作者签名：导师签名：／1淳a．≥矿【枯噼日期：w(驴年p月易≯日日期：九c垢年。z，月yy日万方数据摘要对既有的和新建的砌体建筑物的正确分析计算是砌体结构安全的保证。砌体是由块体和砂浆两种材料性能完全不同的材料有规则地砌筑而成，决定了准确分析砌体受力性能的复杂性。使得进行砌体结构基本理论研究存在许多困难，亦存在不完善之处。因此现行的各国砌体规范主要是基于试验所求取

5、的经验公式，造成砌体的理论研究落后于砌体的工程实践的现状。因而进一步研究砌体结构的受力性质和破坏机理，通过物理和数学模式，建立精确而完整的砌体结构理论，是世界各国所关心的课题，对砌体进行基本理论及基本理论在砌体中的应用研究是十分必要的。本文对砌体匀质化理论及应用进行了较深入的研究，将砌体材料视为由周期性介质按照一定方式组合起来的连续介质材料，在砌体中按连续体假设综合考虑块体和砂浆的共同表现，将它们的几何和材料信息都融入到一个等效体积单元(RVE单元)中，将整个砌体看成由多个这样的等效体积单元(RVE单元)组成

6、，其中各个等效体积单元(IWE单元)的力学性质是相同的，可以取出任意一个来加以分析，然后将与砌体性质相同的等效体积单元(RVE单元)应用到整体结构中进行各项力学性能分析，研究成果可为砌体结构的理论研究和工程设计提供参考，主要成果如下：(1)分别将砌体看成两个方向具有周期性的二维材料和三维材料，建立了对应的匀质化基本方程和匀质化关系式，为利用匀质化理论研究砌体的平面内和平面外性能提供理论基础。(2)建立了三维匀质化单元的等效弹性模量的计算公式，公式综合考虑了块体、砂浆的弹性模量和泊松比及竖向灰缝与水平灰缝与块体

7、尺寸比对砌体匀质化单元等效弹性模量的影响，考虑因素较全面。同时通过与不同孔型、不同材料及不同尺寸块材砖砌体弹性模量实测值以及规范和常用公式计算值比较验证了本文公式的可行性及适用性。(3)综合考虑了块体、砂浆的弹性模量和泊松比及竖向灰缝与水平灰缝与块体尺寸比对砌体三维匀质化单元等效抗弯刚度的影响，得到了三维匀质化单元的等效抗弯刚度的计算公式，并变换不同参数进行了大量的计算，定量的分析了各因素对等效抗弯刚度的影响程度。(4)在匀质化理论的基础上，假定一不同角度的砌体剪．压复合受力破坏面，应用万方数据刚塑性极限分析

8、法结合能量原理得到了能完整表达剪摩、剪压和斜压3种破坏形态的统一的砌体抗剪强度模式，为解决我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-20LO)以主拉应力强度理论确定砖砌体的抗剪强度，而我国《砌体结构设计规范》(GB50003．2011)以库仑理论来确定砌体抗剪强度的矛盾，解决当前工程设计面临的问题提供了一种较好的方法。(5)分别基于薄板理论和中厚板理论，建立了砌体墙的克希霍夫板匀质化模型和中厚板匀质