多層砌體結(jié)構(gòu)頂層裂縫的豎向荷載差作用機理研究及數(shù)值分析.pdf

1、砌體結(jié)構(gòu)歷史悠久，是一種量大面廣的結(jié)構(gòu)型式，具有取材方便、施工簡捷，建造造價相對較低的特點，世界各國對砌體結(jié)構(gòu)的理論及實踐進行了廣泛而深入的研究，國內(nèi)的研究也隨國民經(jīng)濟的發(fā)展而不斷深入。其中，砌體結(jié)構(gòu)在使用過程中的裂縫控制研究是文獻資料中見得最多最廣的。地基不均勻沉降、溫度變化、干縮變形及砌體承載力等原因已成為公認的裂縫產(chǎn)生和發(fā)展的主要影響因素。國外的研究除針對上述成因外，還對砌體結(jié)構(gòu)豎向徐變也開展了深入持久的研究，相關成果已列入北美發(fā)

2、達國家的設計規(guī)范中，然而國內(nèi)在砌體豎向變形方面的研究還極其有限，尤其針對在正常施工及使用荷載條件下砌體頂層墻體出現(xiàn)裂縫的研究，尚無研究成果。1995 年5 月湖南省建設廳及長沙市建委下達了“多層砌體房屋頂層裂縫機理研究”這一課題，課題組成員及作者在國內(nèi)首次從試驗及理論兩方面對豎向荷載差引起的多層砌體結(jié)構(gòu)房屋頂層裂縫進行了系統(tǒng)深入的研究，并取得了一定的研究成果，具體如下： 1、本文通過對不同齡期砌體結(jié)構(gòu)受壓力學性能試驗研究，在試驗

3、數(shù)據(jù)的基礎上，量化確證了受壓狀態(tài)下齡期與砌體強度及抗裂性能關系，為控制裂縫提供了施工進度的指導性時間參數(shù)。 2、通過對砌體應力應變本構(gòu)關系、破壞準則及國外對砌體荷載徐變關系的綜合分析，首次提出了砌體房屋頂層最大剪應力公式，并首次采用試驗手段對公式參數(shù)進行確定。 3、為驗證提出的公式的正確性，根據(jù)實驗室條件設計并構(gòu)建了三個新的足尺實體模型，通過變換砌塊類型、砂漿強度等參數(shù)，探討了砌體頂層在豎向荷載差作用下的開裂規(guī)律。試驗結(jié)

4、果表明，所設計構(gòu)建的試驗模型真實反映了房屋實際工作狀況，實體模型在試驗過程中所表現(xiàn)的裂縫規(guī)律與理論分析的規(guī)律相吻合。同時也證明所設計構(gòu)建的理論模型及所提出的理論公式具有創(chuàng)新性和適用性。 4、為進一步分析及論證砌體頂層在豎向荷載差作用下產(chǎn)生裂縫的規(guī)律，作者根據(jù)砌體結(jié)構(gòu)應力應變關系的特點，選取并采用了ANSYS 有限元程序?qū)υ囼瀴w進行了彈塑性數(shù)值模擬分析，其結(jié)果與試驗中裂縫產(chǎn)生、發(fā)展的規(guī)律相吻合。基于理論分析及試驗研究，本文對砌體

5、結(jié)構(gòu)在裂縫控制的設計過程中提出了參考方法，并結(jié)合實例進行了分析，為補充與完善《砌體結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》中裂縫控制方法提供了重要的理論指導和試驗依據(jù)。 5、為了對已出現(xiàn)的由豎向荷載差引起的裂縫進行修補與處理。作者結(jié)合無機、有機材料研究成果及工程實踐應用，提出了相應的方法，同時也提出了在此研究的基礎上后續(xù)研究工作開展的思路及預期成果。 總之，該研究不僅有助于提高砌體結(jié)構(gòu)設計的可靠性、施工的安全性和高效性以及砌體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性并延長其