混凝土横孔空心砌块夹心墙体非线性有限元分析

摘要

随着社会的发展，人们越来越重视环境问题。黏土砖在墙体材料中的大量使用引发的一系列问题开始被重视，黏土砖以黏土为原材料，严重破坏了耕地，生产过程中需要烧结，这一工序会产生大量有害气体，污染大且能耗高。根据国家节能减排的相关精神，在2005年年底国家开始全面实行禁用实心黏土砖。为了响应政策及市场的迫切需求，黏土空心砖、加气砌块砖等一系列新型墙体材料开始浮出水面。但是此类墙体材料仍有诸多缺陷，如墙体容易出现裂、渗、漏，以及二次装修难等，不利于砌块墙体的推广和使用。在这一背景下混凝土横孔空心砌块应运而生，它的出现使矛盾得到了妥善的解决。混凝土横孔空心砌块在节能环保方面有其他建筑材料无法比拟的优势，被普遍认为是一种高节能利废、绿色环保的新型墙体材料。本文在运用ABAQUS基础上，对混凝土横孔空心砌块夹心墙的抗压和抗震的试验模型进行了有限元分析，对比了数值模拟和试验的结果。然后结合试验和数值模拟结果，建议了混凝土横孔空心砌块夹心墙的构造措施和施工方法。主要做了以下工作: (1)介绍了有关砌体结构非线性数值分析的主要方法，结合本文模型，选取了适合夹心墙数值分析的方法。总结了模型建模中的所用各个材料的本构关系以及混凝土损伤塑性模型等参数设置。 (2)利用有限元软件ABAQUS对3片不同构造形式的轴心受压夹心墙和3片不同构造形式的偏心受压夹心墙进行抗压性能模拟，得到了各试件模型的应力云图、混凝土等效塑性应变云图以及荷载-位移曲线图，对比了数值模拟和试验的结果，证明了抗压模型有限元分析的准确性。利用有限元分析得到的承载力对夹心墙受压承载力表达式进行了修正。 (3)利用有限元软件ABAQUS对7片不同构造措施的混凝土横孔空心砌块夹心墙体进行抗震性能模拟。将数值模拟得到的各试件模型的应力云图、混凝土等效塑性应变云图及其荷载-位移关系曲线与试验结果对比，阐述了可能造成试验和数值模拟的结果差异的原因，证明了有限元分析在抗震模型中的可靠性和适用性。 (4)横孔空心砌块与竖孔空心砌块以及普通砖砌块受力性能有很大的区别，工程示例中，其构造措施还需进一步完善。因此基于试验和有限元分析的结果，对夹心墙的构造措施和施工方法进行了合理建议，有利于砌块夹心墙的应用和推广。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1引言

1．2混凝土空心砌块砌体发展现状

1．2．1国外混凝土空心砌块砌体的发展现状

1．2．2国内混凝土空心砌块砌体的发展现状

1．3混凝土砌块夹心墙的发展现状

1．3．1国外混凝土砌块夹心墙的发展现状

1．3．2国内混凝土砌块夹心墙的发展现状

1．4本文的研究背景

1．5本文研究的内容

第二章有限元分析方法研究

2．1有限元软件分析目的

2．2 ABAQUS软件分析方法

2．3夹心墙有限元模型

2．3．1材料本构关系

2．3．2混凝土损伤塑性模型

2．3．3弹性模量及泊松比取值

2．4本章小结

第三章混凝土横孔空心砌块夹心墙抗压有限元分析

3．1试验试件模型介绍

3．1．1试件尺寸及材料参数

3．1．2荷载加载方案

3．2模型的建立

3．2．1单元选取

3．2．2建模步骤

3．3有限元模拟与试验结果的对比分析

3．4夹心墙受压承载力计算

3．4．1轴心受压承载力分析

3．4．2轴心受压承载力计算方法

3．4．3偏心受压承载力分析

3．4．4偏心受压承载力计算方法

3．5本章小结

第四章混凝土横孔空心砌块夹心墙抗震有限元分析

4．1试验试件模型介绍

4．1．1试件尺寸及材料参数

4．1．2荷载加载方案

4．2模型的建立

4．3有限元模拟与实验结果的对比分析

4．4本章小结

第五章构造措施及施工方法建议

5．1砌块夹心墙的构造要求及建议

5．1．1砌块夹心墙的构造要求

5．1．2砌块夹心墙的构造建议

5．2砌块夹心墙的施工方法及选择

5．3本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录