隔墙隔音防火解决方案

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蒸压加气混凝土砌块承重墙静力和抗震性能的研究




在竖向正应力σy在0.1~0.6MPa范围内时,墙体在低周反复水平力作用下形成

的斜裂缝均穿过砌块(如图3-7所示,裂缝已用斜线标出),墙体开裂后很快就

达到极限荷载;当竖向正应力σy达到0.7MPa时,墙体因砌块强度等级较低,

局部被过早的压碎而使墙体发生破坏。

1-1剖面

图3-1试件尺寸图(mm)图3-2墙体单元划分图

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第三章蒸压加气混凝土砌块横墙抗震抗剪性能研究

3.2有限元分析

3.2.1基本假定

(1)受力墙体处于平面应力状态;

(2)砌块和灰缝分别考虑,在墙体开裂前视墙体为弹性,两者均采用

DrukerPrager屈服准则(可视为弹塑性模型);

(3)采用PLANE42来划分墙体单元,如图3-2所示。

3.2.2单元破坏准则[9]

(1)拉裂条件

当σ1>0,σ2≥0时,开裂条件为:σ1>σT,式中σT为砌体的抗拉强度;

σ1σ2

当σ1>0,σ2<0时,根据摩尔强度理论,开裂条件为:−≥1

σTσc

(2)压碎条件

当σ1<0,σ2<0时,压碎条件为:σ2≥σc,式中σc为砌体的抗压强度。

(3)单元开裂后的处理

试件受拉边底部的砌体单元,当竖向正应力超过其抗拉强度时,认为该单元

被拉裂,砌体退出工作,此时该砌体单元的弹性模量变为零。

当砌体单元达到破坏条件时,单元开裂,当竖向正应力为压应力时,由于水平方向上的摩擦阻力,单元并没有完全退出工作,将此时的弹性模量乘以0.3~0.5的折减系数来考虑单元弹性模量的降低。

3.2.3材料的计算参数[10][11]

在有限元分析过程中,单元的材料属性可按表3-1采用。

表3-1材料计算参数表

参数
弹性模量
泊松比
密度
内粘聚力
摩擦角

材料

E(MPa)

μ
ρ(kg/m3)

C(MPa)
FA(度)

加气混凝土17800.25000.434

砂浆12000.212000.231

3.2.4有限元分析结果与试验结果的比较

分析中采用分步加载,先将竖向荷载逐步加至所需水平,再施加低周水平荷载,墙体开裂前采用力加载方式,开裂后采用位移加载方式。有限元分析结果和

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第三章蒸压加气混凝土砌块横墙抗震抗剪性能研究

试验结果值表述于表3-2和图3-3中。

表3-2有限元计算值和试验值比较

项目
开裂荷载值(kN)极限荷载值(kN)

各项数据

竖向压应

力值σ0

(MPa)

试验值计算值误差%试验值计算值误差%

0.0-65--75-

0.180756.385805.9

0.312010016.712311010.6

0.513011015.413511812.6

0.71421401.41501453.3

1.0-160--164-

图3-3fV,m/fm~σ0/fm的相关曲线图

图3-4墙体的主拉应力分布图图3-5墙体的剪应力分布图

从有限元分析中可得到如下结论:

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第三章蒸压加气混凝土砌块横墙抗震抗剪性能研究

(1)图3-4和图3-5给出了具有代表性的墙体主拉应力和剪应力分布图

(σ0=0.3MPa)。如图所示,墙体在面向加载方向的顶部和背离加载方向的底

部的主拉应力较大,主拉应力沿墙体一个对角线方向最大,沿另一个对角线方向呈递减趋势;墙体的剪应力在墙体中部最大,并向四周递减。

(2)开裂荷载与极限荷载较为接近,说明墙体较多的时间是处于弹性工作

范围内,具有较大的弹性系数,砌块强度的利用率较高。同时也说明墙体的脆性,破坏具有突发性,耗能能力较差。这与试验的结论是基本吻合的。

(3)当墙体的竖向应力较小时,主拉应力增长较快,对试件的开裂起主要

作用;当墙体的竖向应力增加到较大时(σ0/fm=0.61),主压应力有较大增长,

部分砌块因受到的压应力超过其抗压强度而压碎,表现在有限元分析中就是出现迭代不收敛的情况,在这一点上与试验结果也是一致的。有限元分析的墙体的典型裂缝图如图3-6所示,与墙体的实际裂缝图(图3-7)基本一致。