灌芯混凝土石膏墙板的简化计算模型

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发布时间：2021-09-16

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灌芯混凝土石膏墙板的简化计算模型
姜忻良，姜振海
(天津大学建筑工程学院，天津300072)
摘要：为更好地解决灌芯混凝土石膏墙板结构体系的受力计算，本文将灌芯混凝土石膏板简化为正交各向异
性板，通过复合材料力学建立了代表性体积单元(RVE)模型并将钢筋的影响考虑其内，提出了一种更适用于有
限元分析的简化计算模型，并在计算中引入了广义Hill屈服准则。通过对六孔满灌混凝土石膏墙板模型试验结
果及实体有限元计算结果进行对比分析，验证了RVE简化计算模型的可行性与优越性
关键词：灌芯混凝土；石膏墙板； RVE模型；广义Hil1屈服准则
中图分类号：TU317；TU359 文献标识码：A 文章编号：1672—7037(2008)02—0001-04
近年来，随着人们对环保意识的增强及石膏
板在工程中的成功应用[1]，对石膏板相应的试验
研究越来越多。灌芯混凝土石膏墙板(简称复合墙
板)是用熟石膏、工业附产石膏、无碱玻璃纤维及
化学添加剂为原料，在工厂制作的新型轻质玻璃
纤维空心大板(图1)，在现场拼装后并在孔腔内
灌入混凝土作为承重结构。复合墙板在弹性状态
下有较大刚度，而在弹塑性状态下又有较好的延
性，在地震作用下有很好的耗能性能[2]，但是由于
缺少准确的分析模型，其性能并没有被完全开发，
本文通过对原有模型的研究，建立较为准确的简
化模型，用来计算更为复杂的复合墙板结构。
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图1 复合墙板截面示意图／ram
1 复合墙板单元简化模型
‘合连续体，并将其组成材料的所有几何和本构信
息都融入到一个代表性体积单元RVEL3
(Representative Volume Element)中，得到代表
性体积单元的各种力学特征，然后将代表性单元
应用于整体结构计算。本文将均质化理论引入复
合墙板，以简化试验研究和结构分析工作(图2)。
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复合墙板单元 RVE
一[Ⅱ]一口
图2 复合墙板的均质化过程
1．2 RVE弹性常数的确定
取一孔复合墙板作为微小RVE[4]。由于对称
性，可取四分之一模型(图3)进行分析。设E ，E ，
G。，G 分别表示混凝土和石膏板的弹性模量和剪
切模量；E 表示单元z向的等效弹性模量；E 表
示复合墙板单元Y向的等效弹性模量；G 表示复
合墙板单元平面的等效剪切模量。
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图3 材料弹性模量计算示意图
1．1 复合墙板均质化 1．2．1 弹性模量E
复合墙板是由混凝土和玻璃纤维石膏板组成假定复合墙板在z方向均匀受压，石膏板、
的建筑材料，采用均质化理论，将其视为周期性复混凝土和复合墙板在z方向具有相同的压缩应