砌體勻質(zhì)化理論及應(yīng)用研究.pdf

1、對既有的和新建的砌體建筑物的正確分析計算是砌體結(jié)構(gòu)安全的保證。砌體是由塊體和砂漿兩種材料性能完全不同的材料有規(guī)則地砌筑而成，決定了準(zhǔn)確分析砌體受力性能的復(fù)雜性。使得進行砌體結(jié)構(gòu)基本理論研究存在許多困難，亦存在不完善之處。因此現(xiàn)行的各國砌體規(guī)范主要是基于試驗所求取的經(jīng)驗公式，造成砌體的理論研究落后于砌體的工程實踐的現(xiàn)狀。因而進一步研究砌體結(jié)構(gòu)的受力性質(zhì)和破壞機理，通過物理和數(shù)學(xué)模式，建立精確而完整的砌體結(jié)構(gòu)理論，是世界各國所關(guān)心的課題，對

2、砌體進行基本理論及基本理論在砌體中的應(yīng)用研究是十分必要的。
　　本文對砌體勻質(zhì)化理論及應(yīng)用進行了較深入的研究，將砌體材料視為由周期性介質(zhì)按照一定方式組合起來的連續(xù)介質(zhì)材料，在砌體中按連續(xù)體假設(shè)綜合考慮塊體和砂漿的共同表現(xiàn)，將它們的幾何和材料信息都融入到一個等效體積單元（RVE單元）中，將整個砌體看成由多個這樣的等效體積單元（RVE單元）組成，其中各個等效體積單元(RVE單元)的力學(xué)性質(zhì)是相同的，可以取出任意一個來加以分析，然后將與

3、砌體性質(zhì)相同的等效體積單元（RVE單元）應(yīng)用到整體結(jié)構(gòu)中進行各項力學(xué)性能分析，研究成果可為砌體結(jié)構(gòu)的理論研究和工程設(shè)計提供參考，主要成果如下:
　　(1)分別將砌體看成兩個方向具有周期性的二維材料和三維材料，建立了對應(yīng)的勻質(zhì)化基本方程和勻質(zhì)化關(guān)系式，為利用勻質(zhì)化理論研究砌體的平面內(nèi)和平面外性能提供理論基礎(chǔ)。
　　(2)建立了三維勻質(zhì)化單元的等效彈性模量的計算公式，公式綜合考慮了塊體、砂漿的彈性模量和泊松比及豎向灰縫與水平灰縫

4、與塊體尺寸比對砌體勻質(zhì)化單元等效彈性模量的影響，考慮因素較全面。同時通過與不同孔型、不同材料及不同尺寸塊材磚砌體彈性模量實測值以及規(guī)范和常用公式計算值比較驗證了本文公式的可行性及適用性。
　　(3)綜合考慮了塊體、砂漿的彈性模量和泊松比及豎向灰縫與水平灰縫與塊體尺寸比對砌體三維勻質(zhì)化單元等效抗彎剛度的影響，得到了三維勻質(zhì)化單元的等效抗彎剛度的計算公式，并變換不同參數(shù)進行了大量的計算，定量的分析了各因素對等效抗彎剛度的影響程度。

5、r>　　(4)在勻質(zhì)化理論的基礎(chǔ)上，假定一不同角度的砌體剪-壓復(fù)合受力破壞面，應(yīng)用剛塑性極限分析法結(jié)合能量原理得到了能完整表達剪摩、剪壓和斜壓3種破壞形態(tài)的統(tǒng)一的砌體抗剪強度模式，為解決我國《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2010)以主拉應(yīng)力強度理論確定磚砌體的抗剪強度，而我國《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50003-2011)以庫侖理論來確定砌體抗剪強度的矛盾，解決當(dāng)前工程設(shè)計面臨的問題提供了一種較好的方法。
　　(5)分別基

6、于薄板理論和中厚板理論，建立了砌體墻的克?；舴虬鍎蛸|(zhì)化模型和中厚板勻質(zhì)化模型，推導(dǎo)了在對應(yīng)模型下的勻質(zhì)化砌體墻的撓度計算公式，并對120mm、180mm、240mm和370mm厚的砌體墻在固定高寬比和變化高寬比下的撓度進行了詳細的對比分析，得出了兩種理論對不同尺寸的勻質(zhì)化砌體墻的適用性。
　　(6)首次將砌體墻進行勻質(zhì)化后利用薄板穩(wěn)定理論來研究其穩(wěn)定性，將勻質(zhì)化后的砌體墻參照板的穩(wěn)定理論求得壓曲臨界荷載，進而求得其高厚比限值。同時