黄河淤泥多孔砖砌体结构的力学性能数值分析

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黄河淤泥承重多孔砖的研制充分利用了黄河淤泥这种大自然废料,对满足“禁实”后建筑市场对承重墙材的大量需求,在沿黄流域替代黏土砖的创新性研究上意义重大。本课题组经过近5年的不懈努力,目前已经对黄河淤泥承重多孔砖的单砖材料力学性能、砌体的基本物理力学性能有了初步的了解,但是距离替代实心黏土砖应用到实际工程中尚且还有一定的距离。 由于黄河淤泥砖砌体结构的整体力学性能还不清楚,同时,黄河淤泥多孔砖砌体结构急需理论依据,因而,本文以有限元理论为基础,借助有限元程序ANSYS对黄河淤泥砖砌体结构的整体力学性能进行分析,主要围绕以下四个方面进行研究和探讨: (1) 在黄河淤泥承重多孔砖砌体基本力学性能试验数据的基础上,依据规范要求对黄河淤泥多孔砖砌体结构进行了整体性能分析,为了进一步了解其受力机理、变形规律,采用实体建模方法,建立了黄河淤泥多孔砖砌体结构的计算模型; (2) 计算了两个模型在自重恒载、楼面、屋面活荷载以及雪荷载三种单工况和两种不利工况组合下变形以及应力。根据计算结果,分析了黄河淤泥多孔砖砌体结构在竖向荷载作用下的整体变形以及受力特性,并且着重分析了黄河淤泥多孔砖墙体的受力性能; (3) 采用子空间迭代法对黄河淤泥多孔砖砌体结构进行了动力特性分析,包括自振周期和振型分析。在自振特性分析中,讨论了各种振型的特点,产生的原因。最终总结了黄河淤泥多孔砖这种新型材料的砌体结构的动力特性,为进一步研究结构的动力性能奠定基础; (4) 在模态分析的基础上,研究了动力分析方法,结合《砌体结构设计规范》(GB50003-2001),选取了动力反应谱分析方法并采用模态叠加理论,对黄河淤泥多孔砖砌体结构计算模型在水平地震作用下的地震响应进行了计算分析,从而探索黄河淤泥多孔砖砌体结构在多遇地震下的整体受力性能。
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