嵌固型干砌块摩擦系数及其面内耗能研究

摘要

框架填充墙结构以其灵活的结构布置形式，高效的空间利用方式得到了广泛的应用，在商业建筑、住宅和办公楼中都可以发现其身影。20世纪80年代后，部分学者对一种全新的填充墙结构-干砌填充墙进行研究，同传统砌体结构相比，干砌体填充墙的主要优势在于：无浆砌筑、摩擦耗能、嵌固等。干砌块间的摩擦特性对干砌填充墙结构的抗震性能具有重要影响。当前学者对干砌块摩擦特性的研究主要针对平面砌块静摩擦，而未对其进行定量分析；此外，干砌块间全过程摩擦模型也较少涉及，有必要对干砌块动摩擦的特性进行深入研究。同时在干砌块数值仿真中，没有考虑到由于制作装配误差等带来的干砌块摩擦系数随机性。本文从理论分析、试验研究、数值模拟三个方面，对干砌块的摩擦特性进行了深入研究，主要研究内容如下：
　　对干砌块进行三组不同尺寸、四组不同压应力以及36周循环拟静力加载试验，并对试验结果进行相应处理。对影响干砌块摩擦性能的主要因素进行了量化研究。对比分析了四种不同嵌固形式干砌块在不同因素影响下的摩擦特性，随着压应力增大，干砌块摩擦系数逐渐增大，而摩擦系数离散程度则呈现先减小后增大的特点；而随着尺寸增大，干砌块摩擦系数随之增加，但影响程度小于压应力；加载周期逐渐增加，干砌块摩擦系数逐渐减小，且不同嵌固形式干砌块衰减程度不同。
　　在上述试验的基础上，对八种不同速度下的干砌块动摩擦特性进行往复加载试验。根据试验数据得到典型的干砌块摩擦滞回曲线，并基于其关键点对滞回曲线进行简化处理，分析每一阶段摩擦特性。针对不同阶段的摩擦特性提出不同的建模模型、主要参数及其物理意义，并根据试验数据拟合出模型中主要参数；对大量干砌块摩擦系数进行分布检验，确定了大量干砌块摩擦系数的随机性，根据确定的分布类型提出相应的模型，并根据试验数据确定了相应的分布参数。
　　基于理论分析，对考虑摩擦系数随机性的干砌填充墙数值仿真模型进行建模，确定了建模的基本策略、单元选择、接缝分析等，采用MATLAB生成了大量的符合相应分布的摩擦系数。基于蒙特卡洛法对干砌填充墙进行大量循环加载仿真试验，分析了恒定摩擦系数填充墙和考虑概率分布的填充墙应力分布、变形位移、耗能等特点；对两种影响耗能性能的参数进行分析，确定不同参数对干砌填充墙的影响特性。

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第1章 绪 论

1.1 课题来源和研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 不同嵌固形状干砌块的剪切特性研究

2.1 引言

2.2 干砌体间接缝力学特性

2.3 往复加载试验研究

2.4 摩擦系数影响因素分析

2.5 本章小结

第3章 荷载速度和随机性对干砌块摩擦系数的影响

3.1 引言

3.2 考虑速度特征摩擦模型的建立

3.3 模型建立及参数识别

3.4 干砌块摩擦系数的随机性分析

3.5 本章小结

第4章 干砌填充墙面内耗能性能数值仿真研究

4.1 引言

4.2 干砌块摩擦系数的确定

4.3 建模策略及其有限元实现

4.4 面内耗能性能分析

4.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢