砌體墻板的平面外性能

摘要：

基于三維勻質(zhì)化方法，建立了砌體墻板的三維勻質(zhì)化基本單元，將勻質(zhì)化后的砌體墻看成四邊有支撐的豎向平板，提出了運(yùn)用板理論來研究砌體墻板的平面外力學(xué)性能的方法，且分別給出了薄板理論和中厚板理論下砌體墻板的勻質(zhì)化模型，推導(dǎo)了在對(duì)應(yīng)模型下的勻質(zhì)化砌體墻板的跨中撓度計(jì)算公式，對(duì)120、180、240和370 mm厚的砌體墻在固定高寬比和變化高寬比下的跨中撓度進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比分析，得出了2種理論對(duì)不同尺寸的勻質(zhì)化砌體墻板的適用性。該方法具有一定的實(shí)用價(jià)值，完善了砌體分析理論。

關(guān)鍵詞：

砌體墻板；平面外力學(xué)性能；勻質(zhì)化方法；薄板；中厚板

中圖分類號(hào)：

TU362

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：16744764（2014）04004209

砌體墻是由塊體、豎向灰縫、水平灰縫組成的一種各向異性材料，混合結(jié)構(gòu)房屋中，墻體除了承受墻體平面內(nèi)的豎向荷載外還承受垂直于墻面的平面外荷載，包括風(fēng)載和水平地震作用等。它本質(zhì)上相當(dāng)于四邊有支撐的豎向平板，該平板受到垂直于它表面的荷載，墻體向外彎曲時(shí)，在墻體內(nèi)引起壓應(yīng)力和拉應(yīng)力，朝向荷載的墻面受壓，而另一面受拉。所以將由塊體和砂漿組成的砌體墻進(jìn)行勻質(zhì)化后即可以采用板的理論來進(jìn)行研究。

砌體勻質(zhì)化理論是源于復(fù)合材料力學(xué)的新興砌體研究理論，勻質(zhì)化方法即按照連續(xù)體假設(shè)，綜合考慮塊體和砂漿的共同表現(xiàn)，將其幾何和材料信息融入到一個(gè)等效體中，再將等效體應(yīng)用到整個(gè)結(jié)構(gòu)中的方法。一些學(xué)者驗(yàn)證了這一方法推導(dǎo)砌體結(jié)構(gòu)平面內(nèi)力學(xué)性能的可行性[19]。中國對(duì)砌體墻板平面外抗風(fēng)與抗震性能的研究很少，而實(shí)際地震時(shí)砌體墻經(jīng)常發(fā)生平面外破壞。國外一些學(xué)者對(duì)砌體平面外受力性能做過一些研究。但是結(jié)合砌體勻質(zhì)化方法的研究不多。Mistler等[10]研究了砌體墻平面內(nèi)、平面外宏觀力學(xué)性能。Loureno等[11]分析了在平面外荷載的作用下，墻體尺寸（墻寬和墻高）對(duì)砌體結(jié)構(gòu)的影響。Gilert等[12]進(jìn)行了無筋砌體墻在平面外低周反復(fù)荷載作用下的力學(xué)研究。建立了新的力學(xué)分析模型，對(duì)墻體的總的位移進(jìn)行動(dòng)力特性迭代分析，確定了墻體的破壞形式。Lam等[13]提出了一種采用單自由度分析模型研究無筋砌體墻在水平地震荷載作用下的平面外性能的方法。Gariele等[14]用勻質(zhì)化方法對(duì)平面外荷載作用下的砌體墻進(jìn)行了極限承載力分析。倪玉雙，等：砌體墻板的平面外性能研究

本文運(yùn)用砌體勻質(zhì)化理論，結(jié)合板的理論對(duì)砌體墻板的平面外性能進(jìn)行研究，且本文用薄板理論和中厚板理論兩種理論來研究勻質(zhì)化砌體墻的平面外力學(xué)性能，以研究兩種理論對(duì)不同厚度墻體的適用性，完善砌體分析理論。

1砌體墻板的勻質(zhì)化