混凝土多孔砖砌体抗剪及墙体抗震性能研究

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混凝土多孔砖作为中国特有的一种块型,是以水泥为胶结材料,以砂、石等为主要集料,加水搅拌、成型、养护制成的一种多排孔的混凝土砖。与烧结粘土砖相比,它可以节约土地资源、降低能耗、减轻建筑物自重、改善整体抗震性能。目前,混凝土多孔砖砌体研究资料较少,故对混凝土多孔砖砌体的基本力学性能进行全面、系统的试验研究是十分有必要的。 本研究通过对混凝土多孔砖块体受力性能的试验研究和有限元分析,发现砖块的肋部和壁部是其发生破坏的薄弱环节,增大肋厚和壁厚能明显改善砖块的受力性能。并在此基础上对混凝土多孔砖块型进行了优化设计,优化结果表明肋厚和壁厚均为18mm时,混凝土多孔砖的受力性能最佳。混凝土多孔砖砌体抗剪性能试验采用了不同强度等级、不同型号的砖块和砂浆,分别从标准试件、有加载历史试件、有初始压应力试件、压-剪复合受力试件四个方面对混凝土多孔砖砌体的抗剪性能进行试验研究。试验结果表明混凝土多孔砖砌体的抗剪强度大于同等级下的普通砖砌体的抗剪强度;抗剪强度随块型的不同而有少许的差别;有加载历史的混凝土多孔砖砌体的抗剪强度较无加载历史的抗剪强度大;有初始压应力的混凝土多孔砖砌体的抗剪强度较无初始压应力的抗剪强度小;压一剪复合作用下的混凝土多孔砖砌体抗剪强度在一定范围内符合Mohr—Coulomb准则。并在此基础上推导得出了混凝土多孔砖砌体抗剪强度的理论公式,认为多孔砖砌体的抗剪强度由两部分组成,即销键部分的抗剪强度与非销键部分的抗剪强度。公式同时考虑了竖向压应力、初始压应力及加载历史对砌体抗剪强度的影响。 本文通过对八片混凝土多孔砖墙体在低周反复水平荷载作用下的试验研究,分析了有无构造柱、砂浆强度、砖块强度及竖向压应力等因素对混凝土多孔砖墙体抗震性能的影响。试验结果表明设置构造柱后,墙体的极限承载力和变形能力都有了显著的提高;提高竖向压应力能使墙体的极限承载力得到提高,但极限位移有所减小。在此基础上提出了混凝土多孔砖墙体抗震承载力计算公式,认为墙体的抗震承载力由墙体与构造柱两部分组成。公式同时考虑了砖块强度、砂浆强度、竖向压应力、构造柱钢筋强度及构造柱混凝土强度对墙体抗震承载力的影响。在试验研究的基础上,采用有限元分析软件对墙体试验试件进行数值模拟,将模拟结果与试验结果比较后发现,有限元分析软件ANSYS可以较准确地模拟混凝土多孔砖墙体抗震性能受力全过程。基于上述分析,对墙体高宽比、洞口高度、洞口宽度等因素进行了参数分析,分析结果表明墙体的极限承载力随着墙体的高宽比增大而减小;墙体在开洞后极限承载力下降较多。并在上述分析的基础上修正了墙体抗震承载力的计算公式,综合考虑了高宽比和洞口尺寸对墙体抗震承载力的影响。
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