自保温暗骨架承重墙抗剪性能试验研究与分析

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近年来,伴随大量新型建筑材料的深入研究和广泛应用,各种新型混凝土砌块也不断研发成功,这些新型砌块具有抗压强度高、抗渗抗裂性能强、保温隔热效果好、抗震性能优良等一系列优势和特点,而课题组自主研发的新型系列节能承重混凝土砌块就是其中之一。课题组以系列节能承重砌块为核心技术,配合前期研发的内置保温材料——秸秆压缩砖,经过不断的完善和改进,形成了新型抗震节能一体化结构体系—自保温暗骨架承重墙结构体系。本文正是以此结构体系中的结构构件—自保温暗骨架承重墙为研究对象,运用试验研究、理论分析与数值模拟相结合的研究方法,遵循由砌块砌体基本力学性能探索到大型墙体承载力深入分析的研究思路,以物理结构试验成果为基础,非线性有限元分析为补充,开展自保温暗骨架承重墙抗剪性能研究工作。总结如下:首先,通过对砌体结构的研究现状和发展前景进行深入了解,发现随着各种新型高性能块材及新型结构体系的出现,逐渐的淘汰了众多传统的建筑块材,产生了巨大的经济效益和社会效益,大力推动了砌块砌体结构的发展和应用,尤其是在村镇建筑中,具有广阔的应用前景和推广市场。而课题组的自保温暗骨架承重墙结构体系正是在这一大好形势下不断完善和创造的。其次,通过开展新型节能承重混凝土砌块砌体抗剪性能试验研究,即沿通缝截面抗剪强度试验研究,考虑了内置保温材料—秸秆压缩砖、芯柱等影响因素,共制作3组18个试件,了解了该种新型混凝土砌块砌体的破坏形态、开裂荷载及极限荷载;揭示了该种新型混凝土砌块砌体抗剪强度影响因素及剪切破坏机理;对现行规范中的抗剪强度计算公式进行了回归分析,得到的计算值与试验值吻合良好,为工程实践提出了参考。研究发现抗剪试件破坏属于典型的脆性破坏,没有明显的破坏征兆,并且也没有出现明显的裂缝开展现象,当试件加载到其极限荷载值时,试件的受剪面突然丧失承载能力而破坏。再者,抗剪试件的破坏形态表现为沿砂浆灰缝处的单面破坏或双面破坏,并没有出现砌块先破坏的情况,即抗剪强度与砌块的强度无关。但无论是单面破坏还是双面破坏,其都表现出冲切破坏的特征。抗剪试件的破坏形态均表现为沿水平灰缝处的单面破坏或双面破坏,并没有出现砌块先破坏的情况。其中非灌芯抗剪试件破坏均属于典型的脆性破坏,没有明显的破坏征兆和裂缝开展现象,当加载到极限荷载值时,受剪面突然丧失承载力而失效,而灌芯抗剪试件则表现出良好的延性;通过对新型砌块砌体抗剪强度试验数据进行回归分析,调整后的公式得到的抗剪强度计算值与试验值吻合良好,可为工程实践提供参考。砌块砌体中内置秸秆压缩块,增加了砌块和砂浆的有效粘结面积,可以有效提高砌块砌体的抗剪强度。最后,以暗骨架承重墙为研究对象,考虑水平约束条件(水平条带)、竖向约束条件(芯柱)等因素,应用大型通用有限元分析软件ANSYS,对在压-剪受力状态下的砌块墙体开展研究工作。通过数值模拟,了解了墙体裂缝发展过程,得到墙体及约束条件的应力应变关系并进行了分析,研究了以上约束条件对墙体抗剪承载力的影响规律。最终发现自保温暗骨架承重墙具有良好的抗剪承载力,试验结果可为工程实践提供参考。本文以上关于自保温暗骨架承重墙抗剪性能的研究成果,与课题组前期暗骨架节能砌块墙体轴心受压试验研究、自保温暗骨架偏心受压试验研究和理论分析成果,共同为自保温暗骨架承重墙结构体系的推广应用和安全服役提供可靠建议。
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