浅论混凝土小型空心砌块墙体数值模拟及刚度分析

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1、湖南大学硕士学位论文混凝土小型空心砌块墙体数值模拟及刚度分析姓名：闫一江申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：黄幼华20070429硕士学位论文摘要随着我国墙体材料改革的积极推广，混凝土小型空心砌块作为一种新的墙体材料在工程中的应用越来越广泛。混凝土小砌块墙体作为砌块砌体结构中的主要承载构件，其力学性能一直都是广大研究工作者的关注的焦点。目前对于小砌块墙体力学性能的研究主要是采取试验方法，数值模拟方法采用的较少，该方面的研究也较为薄弱，许多内容和问题仍有待探讨。本文通过对混凝土小砌块墙体中各种组成材料的本构关系和破坏准则、裂缝模型及多种材料间的联结问题进行探讨，使用ANS

2、YS软件，以SOLID65+BEAM188的单元组合形式建立了混凝土小型空心砌块墙片的非线性有限元模型，模拟了墙体在垂直和水平荷载共同作用下的破坏过程。通过计算结果与试验结果的对比，证明了本文提出的混凝土小型空心砌块墙体的数值模拟方法能够模拟实际墙体的受力状态和破坏过程，具有较高的精度。采用数值模拟方法，本文研究了混凝土空心砌块砌体墙片中垂直约束构件(芯柱、构造柱)、水平约束构件(水平条带、水平钢筋)的布置数量，布置形式对墙体的极限承载力以及抗侧刚度的影响，总结出一些规律。本文对目前设计工作中混凝土小型空心砌块砌体墙片抗侧刚度的计算方法进行了研究。参考纤维复合材料模型，提出了

3、部分灌注混凝土空心砌块墙体的等效弹性常数的计算方法。由此可将不均匀的混凝土小型空心砌块砌体墙转化为均匀墙体，这样即可采用目前通用的剪力墙结构计算方法对混凝土小砌块砌体结构进行整体内力分析。关键词：混凝土小型空心砌块墙体；数值模拟；垂直约束；水平约束；极限承载力；抗侧刚度；纤维复合材料模型II混凝土小型空心砌块墙体数值模拟及刚度分析AbstractAsthemainwallreformedmaterialinourcountry,small-sizedhollowconcreteblockhasbeenmuchmorewidelyusedthanthepastyears.Sma

4、ll-sizedHollowConcreteBlockwallsarethemainloadbearingcomponentsintheConcreteBlockmasonrybuildings.TheperformanceofSmall-sizedHollowConcreteBlockwallsisconcernedbymoreandmoreresearchers.Now,thetestmethodistakentostudythemechanicscharacteristicofSmall-sizedHollowConcreteBlockwallsbymostofthes

5、cholars.Numericalsimulationmethodisusedmuchless.Theresearchonthenumericalsimulationmethodismuchmoreinsufficientcomparatively.Therearealotofquestionswhicharestillneedstobediscussed.Small-sizedHollowConcreteBlockwalliscomposedofseveralmaterials.Therelationshipbetweenstrainandstressandthefailu

6、recriteriaofeachcompositionarediscussedinthispaper.TheANSYSsoftwareisusedandtheelementcombinationtypesofSOLID65+BEAM188issuggestedtoestablishtheelementmodeloftheSmall-sizedHollowConcreteBlockwall.Thecalculationresultsarecomparedwithrealtestresults.Itisprovedthatthefiniteelementmodelsuggeste

7、dbythispapercouldsimulatetheloadingstateandbrokingprocess.Theprecisionofthemodelreachtotheneededlevel.Thenumericalsimulationmethodsuggestedinthispaperisusedtofindtherelationshipbetweenthebearingcapacity,thestiffnessandtherestraintcondition.Therestriction