混凝土多孔砖砌体力学性能及墙片抗震性能试验研究

摘要

中国是一个资源相对贫乏、经济相对落后的人口大国，且随着社会经济的迅速发展，自然环境不断恶化，资源承载能力大幅度下降。建筑行业又是一个高消耗产业，对资源、环境有着非常重要的影响，与生态环境的协调发展有着极其重大的意义。因此建筑业大力发展节能、节地、利废、保温隔热的新型墙体材料有着很大的紧迫性和必要性。 国家确定170个大中城市在2003年6月30目前禁止使用粘土砖，“十五”期间淘汰2万家粘土实心砖企业，这给新型墙体材料的研究和发展提供了契机，也给砌体结构的发展注入了新活力。混凝土多孔砖作为一种节能、节地、高强和绿色新型墙体材料，是粘土砖制品的一种良好替代品，但现行的标准、规范并没有函盖，尚是空白。因此研究混凝土多孔砖生产、设计和应用等内容有着迫切的现实意义和社会意义。 本文首先综述了墙体材料在国内外的发展、应用概况与趋势和存在问题。 其次，通过混凝土多孔砖的孔洞率、抗压强度、体积密度、吸水率、挥发率以及冻融等试验研究，得出各项指标；并采用Matlab软件分析混凝土多孔砖断面，以此的相关关系。 第三，通过混凝土多孔砖砌体的力学性能试验，研究了各种类型砌体的破坏特征、特点和破坏机理，得出了砌体的抗剪强度、弯曲抗拉强度、抗压强度、弹性模量、泊松比等力学指标和相关影响因素。研究表明混凝土多孔砖砌体与粘土砖砌体有相同和不同的性能特点。文中采用回归分析方法，得出了混凝土多孔砖砌体的弹性模量和泊松比的建议计算公式。 同时，深入阐述了生产工艺、原材料质量与配合比、块体表面特征、吸水率、砂浆及其和易性、砂浆饱满度、施工工艺、孔型设计及孔洞率等诸多因素对混凝土多孔砖物理性能和砌体力学性能的影响。 第四，进行了带构造柱混凝土多孔砖墙片在低周反复荷载作用下抗震性能试验研究。深入研究了带构造柱混凝土多孔砖墙片的破坏特征、特点和破坏机理，研究了构造柱和墙片的协同工作机理，阐述了带构造柱混凝土多孔砖墙片在承载力、耗能、刚度、延性、构造柱钢筋等随荷载变化的特征。 同时，应用ANSYS进行砌体轴心抗压有限元模拟分析，得出了砌体轴心受压构件的破坏机理，并分析砌体非线性成因。借助带构造柱墙片有限元假设进行仿真计算，得出了墙片在低周反复荷载作用下墙体的破坏机理和许多有益的结论，本文的有限元模拟结果与试验结果基本吻合。本文研究结果为相关规范的制定、修改以及工程应用提供参考。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主要符号表

声明

第1章 绪论

1.1国外墙体材料的发展与应用

1.2国内墙体材料的发展与应用

1.3发展新型墙体材料的意义

1.3.1中国土地资源、能源与环境现状

1.3.2发展新型墙体材料的意义

1.4本文研究的理论和现实意义

1.5本文研究的主要内容

1.6本文研究特色和创新点

第2章 混凝土多孔砖基本材性试验

2.1试验用材料

2.2孔洞率试验

2.2.1试件制备与试验步骤

2.2.2试验结果与评价

2.3抗压强度试验

2.3.1试件制备与试验步骤

2.3.2试验结果与评价

2.4体积密度试验

2.4.1试件制备与试验步骤

2.4.2试验结果与评价

2.5吸水率试验

2.5.1试件制备与试验步骤

2.5.2试验结果与评价

2.6挥发率试验

2.6.1试件制备与试验步骤

2.6.2试验结果及其评价

2.7冻融试验

2.7.1试件制备与试验步骤

2.7.2试验结果与评价

2.8干燥收缩试验

2.8.1试件制备与试验步骤

2.8.2试验结果与评价

2.9多孔砖MATLAB分析

2.10本章小结

2.10.1结论

2.10.2建议

第3章 混凝土多孔砖砌体通缝抗剪强度试验

3.1试件制作

3.2试验方法

3.3破坏特征

3.4试验结果

3.5本章小结

3.5.1结论

3.5.2建议

第4章 混凝土多孔砖砌体弯曲抗拉强度试验

4.1试验选材及试件制作

4.2试验方法

4.3砌体弯曲抗拉强度(沿通缝)试验

4.3.1破坏特征

4.3.2试验结果与分析

4.4砌体弯曲抗拉强度(沿齿缝)试验

4.4.1破坏特征

4.4.2试验结果与分析

4.5本章小结

4.5.1结论

4.5.2建议

第5章 混凝土多孔砖砌体轴心抗压强度试验研究

5.1试验用材及试件设计

5.2砌体轴心抗压强度试验

5.2.1试验准备

5.2.2试验方法

5.2.3试件破坏特征

5.2.4试验结果与分析

5.3砌体弹性模量试验

5.4砌体泊松比试验

5.5砌体轴心抗压有限元分析

5.5.1有限元模型与计算参数

5.6本章小结

5.6.1结论

5.6.2建议

第6章 混凝土多孔砖墙片的抗震性能试验研究

6.1试验用材料及试件模型制作

6.2加载装置

6.3测点布置

6.4加载制度

6.5墙片破坏特征

6.6墙片变形能力

6.6.1墙片滞回曲线

6.6.2墙片骨架曲线

6.6.3墙片刚度

6.6.4墙片延性

6.6.5构造柱钢筋

6.6.6墙片变形能与耗能

6.7墙片抗震剪切强度

6.8墙片有限元分析

6.8.1有限元模型与计算参数

6.8.2计算结果与分析

6.9本章小结

6.9.1结论

6.9.2建议

第七章 结论与展望

7.1结论与建议

7.2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