混凝土专用砌块空心砌体轴心受压力学性能研究.pdf

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1、博士学位论文混凝土专用砌块空心砌体轴心受压力学性能研究RESEARCHONTHEAXIALCOMPRESSIVEBEHAVIOROFSPECIFICCONCRETEHOLLOWBLOCKMASONRY周强哈尔滨工业大学2018年3月国内图书分类号：TU375.6学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工学博士学位论文混凝土专用砌块空心砌体轴心受压力学性能研究博士研究生：周强导师：王凤来教授申请学位：工学博士学科：结构工程所在单位：土木工程学院答辩日期：2018年3月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU375.6U.D.C:624D

2、issertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringRESEARCHONTHEAXIALCOMPRESSIVEBEHAVIOROFSPECIFICCONCRETEHOLLOWBLOCKMASONRYCandidate：ZhouQiangSupervisor：Prof.WangFenglaiAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpeciality：StructuralEngineeringAffiliation：SchoolofCivilEngineeringDateofDefence

3、：March,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要混凝土专用砌块是现代砌体结构向轻质、高强方向发展产生的一种具有较强竞争力的墙体材料，是专门用于砌筑配筋砌块砌体剪力墙结构建筑的小型砌块。然而，目前对于混凝土专用砌块空心砌体轴压力学性能的研究却相对滞后。为明晰混凝土专用砌块空心砌体轴压失效机理，准确预估其抗压强度、弹性模量、峰值应变等设计指标，弥补现行砌体规范缺少单轴本构模型的不足，本文采用试验研究和数值分析相结合的方式，对混凝土专用砌块空心砌体轴压性能进行了系统研究，主要研究工

4、作与成果包括：（1）对4组24个混凝土专用砌块空心砌体标准试件进行了轴心受压试验研究，获取了试件受力过程中的破坏特征、基本力学性能指标及应力–应变全曲线。采用ABAQUS有限元软件建立了混凝土专用砌块空心砌体标准试件的精细化有限元模型，通过与本文及其他典型试验数据比较，验证了该模型在模拟混凝土专用砌块空心砌体轴压性能方面的适用性。在此基础上，深入研究了混凝土专用砌块空心砌体轴压失效机理，重点探讨了砂浆强度对试件失效模式的影响；系统分析了对孔率、竖向灰缝、高厚比及水平灰缝厚度等因素对混凝土专用砌块空心砌体轴压力学性能的影响规律；基于拉丁超立方抽样技术和Sobol’全局灵敏

5、度分析相结合的方法，选定混凝土砌块和砂浆的抗压强度、抗拉强度、弹性模量和泊松比作为材料分析参数，对试件的抗压强度进行了敏感性分析。（2）搜集整理了国内外257组1326件混凝土专用砌块空心砌体轴心抗压试验数据，建立了数据库；以此为基础建立了以砌块抗压强度、砂浆抗压强度和高厚比为输入层，砌体抗压强度为输出层的人工神经网络模型和自适应神经模糊系统模型，并将上述两种智能算法预估结果与中国规范GB50003-2011、美国规范TMS402-11、加拿大规范CSAS304.1-04、欧洲规范Eurocode6和澳大利亚规范AS3700规范的抗压强度公式计算结果进行了对比分析。结果

6、表明：在统计试验样本空间内，基于BP神经网络和自适应神经网络系统的混凝土专用砌块空心砌体抗压强度预测误差较小，预测精度明显优于既有经验计算公式。（3）基于建立的抗压试验数据库，分析了砌块强度、砂浆强度、高厚比和水平灰缝厚度等因素对混凝土专用砌块空心砌体抗压强度的影响规律。选用国内167组1038件混凝土专用砌块空心砌体抗压试验数据，对GB50003-2011《砌体结构设计规范》中混凝土专用砌块空心砌体抗压强度计算公式进行了分析；在此基础上，通过对国内试验样本的回归分析，提出了混凝土专用砌块空心砌-I-哈尔滨工业大学工学博士学位论文体抗压承载力计算公式；并采用验算点法对建

7、议公式进行了可靠度分析，研究了活荷载类型、荷载效应比、模型误差分布形式、重要性系数和墙体厚度对可靠指标的影响。结果表明：建议计算公式满足相关规范中可靠度要求；混凝土专用砌块空心砌体材料强度对可靠度指标几乎无影响，活荷载类型对可靠度的影响较小，而模型误差分布形式对混凝土专用砌块空心砌体抗压承载力的可靠度水平影响最为显著。（4）基于目前国内外的研究，对典型的砌体本构模型进行了详尽的阐释。通过本文试验研究及统计分析其他研究者的试验数据，修正了砌体弹性模量和抗压强度之间的线性关联参数；引入砂浆特性对砌体竖向变形的影响，提出了与砌体强度、弹性模量和