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砌块内配置箍筋的砌块砌体轴心受压力学性能试验研究

作　者: 王石磊
导　师: 姜洪斌
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 配筋砌块剪力墙约束边缘构件破坏模式承载力延性
分类号: TU364
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

配筋砌块剪力墙结构具有节土节能等优点,目前正被广泛推广和使用。剪力墙作为房屋结构的主要承重构件和抗侧力构件,其端部受力性能关系到剪力墙抵抗水平力的好坏,因此,对端部约束区的研究显得至关重要。《砌体结构设计规范》(GB50003-2001)对配筋砌块剪力墙的端部只作了构造上的规定,为了将该结构形式进一步推广,要对配筋砌块砌体剪力墙的端部进行深入的研究。本文以剪力墙端部为研究对象,为改善其受力性能,采用砌块成形时在壁内放入约束箍筋的方法研制了新型砌块,并用该新型砌块砌筑成轴压试件,来模拟配筋砌块剪力墙约束边缘构件的受力性能。首先,新型砌块的研制成功,解决了因砌块尺寸固定带来的体积配箍率过小问题,本文采用该新型砌块制作了7个约束边缘构件和1个无约束对比件,并进行了轴压试验。试验结果表明:在砌块壁内配置约束箍筋,能充分发挥了箍筋的约束作用,使得轴压荷载作用下试件的破坏状态有了很大程度的改善,呈明显的延性破坏特征,而且承载力和延性也有很大的提高。试验结果说明:采用壁内配箍的砌块砌筑的边缘构件抗震性能更好,而且砌块壁内配置圆形箍筋的试件在承载力和变形的提高方面较采用矩形箍筋约束的试件更为明显,这些结果将有利于配筋砌块剪力墙结构在高烈度地震地区推广应用。其次,通过对试验数据的整理分析,比较和讨论了体积配箍率、箍筋形式及箍筋间距对配筋砌块剪力墙约束边缘构件承载力和变形的影响,并提出了以试件的含箍特征值和箍筋间距为主要参数的抗压强度计算公式和应变计算公式,拟合出了与试验曲线吻合较好的试件应力-应变曲线公式。最后,通过合理的参数选取和模型设置,利用ANSYS软件对试件的试验结果进行有效验证,并在此基础上进行了扩大参数分析。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-24
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 配筋砌体剪力墙结构在实际中的应用和研究  11-15
    1.2.1 国内的应用研究现状  11-13
    1.2.2 国外的应用研究现状  13-15
  1.3 课题的来源及研究的目的和意义  15-17
    1.3.1 课题来源  15-16
    1.3.2 研究的意义及目的  16-17
  1.4 课题相关内容的研究现状  17-22
    1.4.1 混凝土配筋砌块剪力墙的相关研究  17-18
    1.4.2 箍筋约束混凝土的相关研究  18-20
    1.4.3 纤维约束混凝土的相关研究  20-21
    1.4.4 国外相关内容的研究  21-22
  1.5 课题研究的主要内容  22-24
第2章试验方案的设计  24-39
  2.1 新型砌块的设计与制作  24-27
    2.1.1 新型砌块的设计  24-26
    2.1.2 新型砌块的制作  26-27
  2.2 试件的设计与制作  27-30
    2.2.1 试件的设计  27-30
    2.2.2 轴心受压试件的制作  30
  2.3 试验的测量方案  30-33
    2.3.1 试件的测点分布  31-32
    2.3.2 测量方法  32-33
  2.4 试验的加载设备及加载方案  33-34
    2.4.1 试验的加载方案  33-34
    2.4.2 试验的加载设备  34
  2.5 试件的材性试验  34-38
    2.5.1 混凝土的抗压强度  34-35
    2.5.2 水泥砂浆、灌芯混凝土的抗压强度  35-36
    2.5.3 箍筋材性试验  36
    2.5.4 注芯砌块砌体的抗压强度  36-38
  2.6 本章小结  38-39
第3章轴压力学试验结果及比较分析  39-80
  3.1 试验现象描述及基本实验结果  39-46
    3.1.1 试验现象描述  39-45
    3.1.2 基本试验结果  45-46
  3.2 试件轴压承载力分析  46-53
    3.2.1 箍筋约束对试件承载力的影响  46-50
    3.2.2 试件轴压承载力计算公式的拟合  50-53
  3.3 约束箍筋的力学性能分析  53-60
    3.3.1 试件约束箍筋的应变情况分析  53-58
    3.3.2 试件约束箍筋的作用机理  58-59
    3.3.3 试件约束箍筋的利用率分析  59-60
  3.4 试件竖向变形分析  60-68
    3.4.1 箍筋约束对试件竖向变形的影响  60-65
    3.4.2 试件延性分析  65-66
    3.4.3 试件混凝土竖向极限应变计算公式  66-68
  3.5 试件横向变形分析  68-76
    3.5.1 箍筋约束对试件横向变形的影响  68-72
    3.5.2 试件横向变形与竖向变形比较  72-73
    3.5.3 试件混凝土横向极限应变计算公式  73-74
    3.5.4 约束箍筋与砌块混凝土同一测点应变对比分析  74-76
  3.6 试件应力－应变关系公式化  76-78
  3.7 本章小结  78-80
第4章有限元模拟与扩大参数分析  80-95
  4.1 简介  80-81
  4.2 有限元分析的基本假定  81
  4.3 数值模拟的单元选取和参数设置  81-84
    4.3.1 数值模拟的单元选取  81-82
    4.3.2 模型的选取  82
    4.3.3 模型参数的设置  82-84
  4.4 试件有限元模拟验证  84-90
    4.4.1 有限元建模  84-85
    4.4.2 有限元模拟的承载力结果  85-86
    4.4.3 试件的应力－应变关系模拟结果  86-87
    4.4.4 试件模拟的应力分布图比较  87-89
    4.4.5 试件模拟的加载后裂缝分布图和变形图  89-90
  4.5 有限元模拟扩大参数分析  90-94
    4.5.1 不同高厚比的影响  90-91
    4.5.2 混凝土强度的影响  91-93
    4.5.3 试件箍筋间距的影响  93-94
  4.6 本章小结  94-95
结论  95-97
参考文献  97-102
致谢  102

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