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蒸压加气混凝土砌块承重墙静力和抗震性能的研究




1.3本课题研究内容、目的及思路

根据上文提出的一些问题,本课题拟进行以下的分析:

(1)蒸压加气混凝土砌块墙竖向承载力研究:对横墙和纵墙的在竖向荷载

作用下的受力性能和破坏形态进行研究,提出有效的加强措施。

(2)蒸压加气混凝土砌块墙水平地震作用研究:探讨墙体在水平地震作用

下的抗剪机理,提出合适的抗震抗剪强度设计公式。

(3)结合有关试验,对不同构造措施的加气混凝土砌块墙(包括开洞墙和

非开洞墙)进行了有限元分析,对适合于此类砌体的各种加强措施进行了对比分析。

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第二章蒸压加气混凝土砌块墙竖向承载力研究

第二章蒸压加气混凝土砌块墙竖向承载力研究

在进行分析之前,曾对某六层住宅(材料换为加气混凝土砌块)进行了试算,试算发现,对同一栋房屋,将砖墙按相同厚度换为加气混凝土砌块墙后,下面两层墙体的竖向承载力不能满足规范要求,将墙体增厚则能满足,但富裕程度也不是很大。由此可知,将加气混凝土砌块用于多层砌体结构中,若使此类砌体满足竖向承载力要求并具有一定的可靠度,需采取一定的加强措施对此类砌体进行改性处理。本章重点研究了构造柱砌块墙的受力性能和承载力的影响,同时对开洞墙的竖向承载力进行了初步的探讨。

2.1基本假定

(1)构造柱与墙体间无相对滑移,圈梁始终与墙体保持接触;

(2)钢筋混凝土和加气混凝土砌块砌体均采用SOLID65单元,采用弥散固定裂

缝模型(SmearedFixedCrackModel);

(3)砌块砌体和混凝土开裂前后分别视为各向同性连续体和正交异性连续体。

2.2墙体模型

2.2.1加气混凝土砌块砌体和钢筋的材料模型

根据文献[10],加气混凝土砌块砌体(砌块和砂浆的强度等级分别为A7.5和M5.0)和钢筋分别采用如图2-1和图2-2(图中皆采用国际标准单位制)

所示的本构关系,其中砌体采用等向强化模型,钢筋采用随动强化模型。

图2-1加气混凝土砌块砌体的本构关系

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第二章蒸压加气混凝土砌块墙竖向承载力研究

图2-2钢筋的本构关系

2.2.2混凝土的材料模型

2.2.2.1混凝土的本构关系模型

混凝土(C20)的本构关系采用无下降段的RUSH模型,如图2-3所示。

图2-3混凝土的本构关系

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第二章蒸压加气混凝土砌块墙竖向承载力研究

2.2.2.2SOLID65的破坏准则

Willam&Warnke(WW)五参数破坏准则:

图2-4SOLID65单元图

表2-1Willam&Warnke破坏准则参数表

符号意义描述

ftfc

fch

单轴极限抗拉强度单轴极限抗压强度双轴极限抗压强度

ah

f1f2

在静水围压状态下双轴极限抗压强度在静水围压状态下单轴极限抗压强度

图2-5Willam&Warnke破坏准则图

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σ静水围压应力状态

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第二章蒸压加气混凝土砌块墙竖向承载力研究

SOLID65破坏曲面缺省参数:

fcb=1.2fcf1=1.45fc

f2=1.725fc

σh≤3fc

高围压时需要根据试验输入相应参数。

SOLID65破坏曲面分区(其中σ1、σ2、σ3为主应力)

图2-6混凝土单元破坏分区图

①0≥σ1≥σ2≥σ3(压—压—压)

在该分区下混凝土将压碎(crush);

(σha)应该等于或大于结构可能受到的最大的静水压力。

②σ1≥0≥σ2≥σ3(拉—压—压)

基本上还是沿用WW破坏准则的曲面形状;

在该分区下混凝土将在与σ1垂直的方向出现一条裂缝。③σ1≥σ2≥0≥σ3(拉—拉—压)

不再使用WW破坏曲面;

极限抗拉强度随σ3线性降低;

在垂直于拉应力的方向可能各出现一条裂缝。

④σ1≥σ2≥σ3≥0(拉—拉—拉)

极限抗拉强度为ft;

在垂直拉应力的方向可能各出现一条裂缝。

混凝土的初始刚度矩阵:

NrNr

[D]=⎜1−∑ViR⎟⎡⎣Dc⎤⎦+∑ViR⎡⎣Dr⎤⎦i