混凝土普通砖砌体力学性能及墙片抗震性能试验研究

摘要

砌体结构是目前多层住宅中应用最广泛的结构体系，在今后相当长时期内仍将是多层住宅体系中的主要结构类型。使用传统墙体材料的砌体结构有不少问题，其中最突出的问题是粘土砖的生产与使用给自然环境、自然资源和社会经济带来了严重的问题。混凝土普通砖是一种以水泥为胶结材料，砂、石等为主要集料，经搅拌、成型、养护制成的混凝土实心砖，是一种粘土砖的良好替代品，具有较好发展前途的新型环保墙体材料。然而，关于该类砌体的研究资料很少，尚未形成国家或行业标准、规范，在一定程度上阻碍了混凝土普通砖的使用和推广。 本文绪论概述了国内外新型墙体材料的发展现状和发展趋势，总结了现阶段国内新型墙体材料发展中存在的问题，提出了墙体材料革新的必要性，阐述了本课题研究的目的和意义。 首先，本文进行了混凝土普通砖物理性能试验，包括砖强度、体积密度、吸水率、挥发率、冻融等试验，并应用MATLAB数值分析软件，从微观层面分析混凝土普通砖骨料与物理力学性能间的相关关系。 其次，本文进行了混凝土普通砖砌体的力学性能试验研究，包括砌体通缝抗剪强度、弯曲抗拉强度(沿通缝和沿齿缝)、轴心抗压强度和弹性模量与泊松比试验。研究分析了各种类型的混凝土普通砖砌体的破坏特征和破坏机理，得出了相关应用指标和方法。 第三，本文进行了墙片在低周反复荷载下抗震性能试验，研究分析了混凝土普通砖墙片的破坏特征和破坏机理，对墙片的抗震承载力以及刚度、延性、耗能等方面进行深入研究，得出了相关应用指标和方法。 本文最后运用有限元ANSYS通用程序，建立与试验较接近的实体模型，包括弯曲抗拉(沿通缝和沿齿缝)强度试验、轴心抗压强度试验和墙片抗震性能试验，深入研究了砌体的破坏特征和破坏机制，模拟试验过程和重现试验结果，模拟与试验结果一致。 本文通过上述较系统的、全面的、深入的试验研究和有限元模拟分析，得出了混凝土普通砖在生产、设计、施工和应用方面许多有益的结论，对相关计算、分析软件在混凝土普通砖和砌体研究分析方法进行了一些有益的探索。本文试验研究成果为制定标准规范、相关研究和生产与应用提供参考。

目录

文摘

英文文摘

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第1章 绪论

1.1国内外墙体材料的发展现状

1.1.1发达国家墙体材料的发展现状

1.1.2国内新型墙体材料的发展现状

1.2世界墙体材料总体发展趋势

1.3我国墙体材料革新的必要性

1.4我国新型墙体材料发展中存在的主要问题

1.5砌体结构的研究概况

1.6研究本课题的目的和意义

1.7本文的研究内容

1.8本文的研究特色和创新点

第2章 混凝土普通砖物理性能试验研究

2.1试验用材料及试验方法

2.2普通砖物理性能试验

2.2.1强度试验

2.2.2体积密度试验

2.2.3吸水率试验

2.2.4挥发率试验

2.2.5冻融试验

2.2.6 MATLAB图像分析

2.3本章小结

2.3.1结论

2.3.2建议

第3章 混凝土普通砖砌体力学性能试验研究

3.1试验用材料及试件制作

3.2通缝抗剪强度试验

3.2.1试验方法

3.2.2试件破坏特征

3.2.3试验结果与分析

3.3弯曲抗拉强度(沿通缝)试验

3.3.1试验方法

3.3.2试件破坏特征

3.3.3试验结果与分析

3.4弯曲抗拉强度(沿齿缝)试验

3.4.1试验方法

3.4.2试件破坏特征

3.4.3试验结果与分析

3.5轴心抗压强度试验

3.5.1试验方法

3.5.2试件破坏特征

3.5.3试验结果与分析

3.6弹性模量试验

3.6.1弹性模量试验特征

3.6.2试验结果与分析

3.6.3弹性模量回归公式

3.7泊松比试验

3.7.1试验结果及特征

3.7.2泊松比回归公式

3.8本章小结

3.8.1结论

3.8.2建议

第4章 混凝土普通砖墙片抗震性能试验研究

4.1试验用材料及试件模型

4.2加载装置

4.3加载制度

4.4测点布置

4.5墙片抗震性能试验

4.5.1试件破坏特征

4.5.2墙片滞回曲线

4.5.3墙片承载力试验结果

4.5.4骨架曲线

4.5.5刚度退化性能

4.5.6试件变形性能

4.5.7试件耗能性能

4.6本章小结

4.6.1结论

4.6.2建议

第5章 混凝土普通砖砌体及墙片有限元分析

5.1引言

5.2砌体结构非线性有限元模型

5.3砌体弯曲抗拉强度有限元模拟

5.3.1有限元加载及模型

5.3.2沿通缝试验模拟特征

5.3.3沿齿缝试验模拟特征

5.3.4有限元模拟结果

5.4砌体轴心抗压强度有限元模拟

5.4.1有限元加载及模型

5.4.2有限元模拟特征

5.4.3有限元模拟结果

5.5墙片抗震性能有限元模拟

5.5.1有限元加载及模型

5.5.2有限元模拟特征

5.5.3有限元模拟结果

第6章 结论与展望

6.1结论与建议

6.2展望

参考文献

致谢

附录 作者在攻读硕士学位期间发表和撰写的论文