砌體墻板的平面外性能

摘要：

基于三維勻質化方法，建立了砌體墻板的三維勻質化基本單元，將勻質化后的砌體墻看成四邊有支撐的豎向平板，提出了運用板理論來研究砌體墻板的平面外力學性能的方法，且分別給出了薄板理論和中厚板理論下砌體墻板的勻質化模型，推導了在對應模型下的勻質化砌體墻板的跨中撓度計算公式，對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行了詳細的對比分析，得出了2種理論對不同尺寸的勻質化砌體墻板的適用性。該方法具有一定的實用價值，完善了砌體分析理論。

關鍵詞：

砌體墻板；平面外力學性能；勻質化方法；薄板；中厚板

中圖分類號：

TU362

文獻標志碼：A

文章編號：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，混合結構房屋中，墻體除了承受墻體平面內的豎向荷載外還承受垂直于墻面的平面外荷載，包括風載和水平地震作用等。它本質上相當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，在墻體內引起壓應力和拉應力，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行勻質化后即可以采用板的理論來進行研究。

砌體勻質化理論是源于復合材料力學的新興砌體研究理論，勻質化方法即按照連續體假設，綜合考慮塊體和砂漿的共同表現，將其幾何和材料信息融入到一個等效體中，再將等效體應用到整個結構中的方法。一些學者驗證了這一方法推導砌體結構平面內力學性能的可行性[19]。中國對砌體墻板平面外抗風與抗震性能的研究很少，而實際地震時砌體墻經常發生平面外破壞。國外一些學者對砌體平面外受力性能做過一些研究。但是結合砌體勻質化方法的研究不多。Mistler等[10]研究了砌體墻平面內、平面外宏觀力學性能。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）對砌體結構的影響。Gilert等[12]進行了無筋砌體墻在平面外低周反復荷載作用下的力學研究。建立了新的力學分析模型，對墻體的總的位移進行動力特性迭代分析，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]用勻質化方法對平面外荷載作用下的砌體墻進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

本文運用砌體勻質化理論，結合板的理論對砌體墻板的平面外性能進行研究，且本文用薄板理論和中厚板理論兩種理論來研究勻質化砌體墻的平面外力學性能，以研究兩種理論對不同厚度墻體的適用性，完善砌體分析理論。

1砌體墻板的勻質化