混凝土小型空心砌塊開(kāi)裂問(wèn)題的有限元分析

會(huì)計(jì)學(xué)1混凝土小型空心砌塊開(kāi)裂問(wèn)題的有限元分析第1章緒論

1.1前言

建筑砌體裂縫種類繁多，形態(tài)各異，而且較普遍。磚砌體輕微細(xì)小裂縫影響外觀和使用功能，嚴(yán)重的裂縫可能影響磚砌體的承載力，甚至引起倒塌。在很多情況下裂縫的發(fā)生與發(fā)展往往是重大事故的先兆，對(duì)此必須認(rèn)真分析，妥善處理。

第1頁(yè)/共31頁(yè)1.2砌體裂縫的危害較小的砌體裂縫雖然沒(méi)有什么太大危害，但是會(huì)影響建筑物的美觀，而較大的裂縫不僅影響建筑物的美觀，嚴(yán)重的還會(huì)影響建筑物的使用壽命，甚至危害建筑物的安全。第2頁(yè)/共31頁(yè)1.3砌體裂縫的大致類型砌體裂縫大致可分為五種類型:1.八字形裂縫2.倒八字形裂縫3.X形裂縫4.水平裂縫5.垂直裂縫第3頁(yè)/共31頁(yè)第2章砌體裂縫的開(kāi)裂原因及控制

砌體開(kāi)裂原因大致可劃分為兩種：外荷載變化引發(fā)開(kāi)裂及變形引發(fā)的開(kāi)裂。而砌體大部分裂縫都是由變形引起的。針對(duì)這兩種不同原因引發(fā)的氣體裂縫要有針對(duì)性的加以控制，防止裂縫危機(jī)到建筑物的安全使用。第4頁(yè)/共31頁(yè)第3章混凝土小型空心砌塊受力裂縫的分析3.1受力裂縫產(chǎn)生的大致原因受力裂縫的產(chǎn)生主要是因?yàn)槠鲶w結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中墻體在外荷載作用下的承載力沒(méi)有達(dá)到規(guī)范所要求的強(qiáng)度，墻體由于外荷載產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過(guò)了墻體自身可承受的極限而開(kāi)裂。

第5頁(yè)/共31頁(yè)混凝土小型空心砌塊的受壓開(kāi)裂機(jī)理

混凝土小型空心砌塊在受偏心壓力作用時(shí)，因縱向彎曲而產(chǎn)生側(cè)向變形，而側(cè)向變形又成為一個(gè)附加偏心距，使得荷載偏心距增大，這樣的相互作用加劇了墻的破壞。第6頁(yè)/共31頁(yè)

砌體的偏心受壓承載力的計(jì)算大致可分為兩種方法：一、控制墻截面的極限扭轉(zhuǎn)曲率，以此作為主要參數(shù)的附加彎矩（或附加偏心距）計(jì)算法。二、以截面剛度作為主要參數(shù)的擴(kuò)大偏心距（或擴(kuò)大彎矩）計(jì)算法。這兩種方法均屬于近似計(jì)算方法。下面就以附加偏心距為例來(lái)考慮它對(duì)承載力的影響：第7頁(yè)/共31頁(yè)以受壓構(gòu)件，縱向彎曲后的附加偏心距為，

將次式中的用代替可得影響系數(shù)第8頁(yè)/共31頁(yè)第9頁(yè)/共31頁(yè)對(duì)于矩形截面構(gòu)件，則第10頁(yè)/共31頁(yè)

因而可得《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的高厚比和軸向力的偏心距對(duì)受壓構(gòu)件承載力的影響系數(shù)的計(jì)算公式：

第11頁(yè)/共31頁(yè)3.3混凝土小型空心砌塊砌體的壓力計(jì)算受壓構(gòu)件的承載能力應(yīng)按公式計(jì)算

式中—荷載產(chǎn)生的軸向力設(shè)計(jì)值；

—截面毛面積?！吆癖群洼S向力偏心距對(duì)受壓構(gòu)件承載能力的影響系數(shù)；—截面毛面積。第12頁(yè)/共31頁(yè)3.4混凝土小型空心砌塊的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

主規(guī)格為290mm×1900mm×1900mm的單排混凝土小型空心砌塊，其砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值如表第13頁(yè)/共31頁(yè)

齡期為28天的以毛截面計(jì)算的混凝土小型空心砌塊砌體彎曲抗拉和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的采用下表數(shù)值對(duì)于不同情況下的混凝土小型空心砌塊砌體，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)該分別乘以其調(diào)整系數(shù)第14頁(yè)/共31頁(yè)第4章有限元思想及在實(shí)際工程中的應(yīng)用4.1有限元法的基本理論有限元的基本理論可以從平面基本理論和空間基本理論兩部分討論，二者的理論基礎(chǔ)基本屬于彈性力學(xué)的理論基礎(chǔ)，其中，平面問(wèn)題的基本理論：第15頁(yè)/共31頁(yè)第16頁(yè)/共31頁(yè)空間問(wèn)題的基本理論：第17頁(yè)/共31頁(yè)第18頁(yè)/共31頁(yè)第五章混凝土小型空心砌塊裂縫的有限元分析5.1一層墻體各種荷載的大?。旱?9頁(yè)/共31頁(yè)第20頁(yè)/共31頁(yè),5.2建立模型分析

墻體在自重載的情況下墻體X方向的應(yīng)力如圖所示第21頁(yè)/共31頁(yè)

在只加雪載的情況下觀察墻體X方向的應(yīng)力，如圖所示第22頁(yè)/共31頁(yè)

墻體在所有荷載之和等于抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值時(shí)的應(yīng)力圖第23頁(yè)/共31頁(yè)

墻體在抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值壓力下的變形圖第24頁(yè)/共31頁(yè)墻體受拉開(kāi)裂的局部裂縫圖第25頁(yè)/共31頁(yè)結(jié)論

混凝土小型空心砌塊墻體受壓出現(xiàn)裂縫的原因，實(shí)際上是由于壓力導(dǎo)致的側(cè)向變形，從而產(chǎn)生側(cè)向偏心距使得墻體遭到破壞。通過(guò)ANSYS運(yùn)行觀察，結(jié)果顯示與計(jì)算出的混凝土小型空心砌塊墻體的抗壓承載力誤差很小，所以結(jié)果在其允許范圍之內(nèi)。第26頁(yè)/共31頁(yè)致謝

經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的大量查閱資料及和同學(xué)的探討，終于完成了畢業(yè)論文的寫作，這次論文的完成我最要感謝的是我的指導(dǎo)老師——李妍老師。從論文的選題到論文的最終完成，李妍老師都給了我很多建議跟幫助，在寫論文期間，李妍老師非常關(guān)心我論文的進(jìn)展情況，并給我提供了大量的資料和文章，讓我在資料查找方面省下了很多精力。在感謝李妍老師的同時(shí)，我還要感謝跟我一組的同學(xué)，他們給與了我大量的支持，讓我一直堅(jiān)持把論文寫好，謝謝大家。這里還要感謝鄒建奇教授、董云峰教授以及全體力學(xué)教研室的老師對(duì)我的關(guān)心，謝謝。但是由于本人才疏學(xué)淺，雖經(jīng)幾次修改，但本文疏漏之處在所難免，希望各位老師加以指正。第27頁(yè)/共31頁(yè)參考文獻(xiàn)[1]徐之倫·彈性力學(xué).高等教育出版社2003[2]王煥定·有限單元法及計(jì)算程序.中國(guó)建筑工業(yè)出版社1997.6[3]王勖成·有限單元法.北京.清華大學(xué)出版社.2003.[4]王世中·結(jié)構(gòu)力學(xué)與有限元法.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社2003.4[5]侯新路·結(jié)構(gòu)分析中的有限元法.中國(guó)建材工業(yè)出版社2004[6]張炳華，侯昶·土建結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)(第二版)，上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1998。[7]劉爾烈·有限單元法程序設(shè)計(jì).天津.天津大學(xué)出版社.20041[8]王世忠·《結(jié)構(gòu)力學(xué)與有限單元法》.哈爾濱.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2003.4[9]T.R.錢德拉佩拉·工程中的有限元方法.機(jī)械工業(yè)出版社2005.4[10]李權(quán)·ANSYS在土木工程中的應(yīng)用.人民郵電出版社2005.6[11]IrvingH.ShamesCliveL.Dym.EnergyandFiniteElementMethodsinStructuralMechanics.NewYork[12]SaeedMoaveni.FiniteElementAnalysis:TheoryandApplicationwithANSYS.PearsonEducation,Inc.1999.第28頁(yè)/共31頁(yè)[13]孫家啟·FORTRAN77結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社1988.6[14]李權(quán)·ANSYS在土木工程中的應(yīng)用.人民郵電出版社2005.6[15]蔡新·.《混凝土面板堆石壩結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)》.中國(guó)水利水電出版社pp:45-48[16]《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009[17]《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范》GB50009pp:398-455[18]《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》[19]郭書(shū)祥，呂震宙·《應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué)-區(qū)間運(yùn)算和靜力區(qū)間有限元》重慶出版社pp:1249-1254[20]郭書(shū)祥，呂震宙·《計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào)-基于區(qū)間分析的結(jié)構(gòu)非概率可靠性模型》pp:56-60[21]郭書(shū)祥，呂震宙·《計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào)-線性區(qū)間有限元靜力控制方程的組合解法》pp:34-38[22]蘇靜波.《工程結(jié)構(gòu)不確定性區(qū)間分析方法及其應(yīng)用研究》pp:15-33[23]王鐵夢(mèng).工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1997.[24]陳國(guó)興,陳忠漢,馬克儉等.工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)原理[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2002.[25]施楚賢,徐建,劉桂秋.《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算》.中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2003.第29頁(yè)/共31頁(yè)[26]張昭暉.ANSYN8.0結(jié)構(gòu)分析及實(shí)例解析.機(jī)械工