混凝土砌块墙体抗压性能数值模拟研究

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发布时间：2021-09-19

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混凝土砌块墙体抗压性能数值模拟研究
赵衍
(深圳市光明新区城市建设局，广东深圳580107)
[摘要] 对混凝土小型空心砌块砌体墙的抗剪性能进行了研究，建立了不同高宽比的混凝土小型空心砌块砌体墙有
限元分析模型。对不同的高宽比的砌块砌体墙在不同的竖向荷载作用下的水平抗剪性能进行了数值分析，
计算了墙体的水平开裂荷载和破坏荷载，模拟了墙体从开裂到破坏的全过程，分析了不同的竖向荷载和不同
的高宽比对墙体水平抗剪性能的影响。墙体受竖向荷载和水平荷载共同作用是工程中常遇到的一种受力状
态。研究砌块砌体墙在这种受力状态下的开裂过程和破坏以及高宽比对墙体的开裂与破坏的影响，对于丰
富砌体结构的基本理论和工程设计具有较大意义。
[关键词] 混凝土小型空心砌块；非线性有限元法；数值分析；裂缝出现与发展
[中图分类号】TU502 ．6 [文献标志码] A [文章编号]1001-523X(2010)02-0024-05
随着“保护土地资源，保护耕地”这一基本国策以及国
家可持续发展战略的贯彻执行，目前建设部将混凝土小型
空心砌块作为替代黏土实心砖的主导新型墙体材料，但砌
块建筑墙体裂缝的存在不仅降低了砌块建筑的整体性，耐
久性和抗震性能等，同时给住居者在感观上和心里上造成
不良影响，而且严重影响了混凝土小型空心砌块的推广应
用，制约着混凝土小型空心砌块建筑的发展。随着我国墙
改和住房商品化的进展，人们对住居环境和建筑质量的要
求不断提高，对建筑物墙体的控制要求更为严格，建筑物的
裂缝已成为住户评判建筑物安全的一个非常直观的质量标
准，因此对混凝土砌块墙体进行从开裂到破坏的全过程分
析是十分必要的⋯ 。
目前，国内外对砌块墙体进行有限元分析大多以线弹性
分析为主，而事实上，对混凝土砌块墙体来说，属于非线性问
题，因此必须应用非线性理论才能得到符合实际的结果，通
过非线性有限元分析才能得到竖向荷载作用下从弹性阶段
到墙体开裂进入塑性阶段最后到墙体破坏全过程。
1 三维有限元模型的建立
为了分析不同的灌芯率和不同强度等级的灌芯混凝土对
混凝土砌块墙体抗压性能的影响，本文设计了无芯柱，二芯
柱，四芯柱，六芯柱，八芯柱和十芯柱的悬臂墙体，砌块墙体采
用MU10砌块以及Mbl0砂浆砌筑，并采用不同强度等级的灌
芯混凝土(Cbl5，Cb20，Cb25，Cb30)，混凝土芯柱对称布置，共
21个三维混凝土砌块砌体墙模型。为了尽量与实际的工程
相符，设计的墙体按照混凝土砌块的基本块材尺寸(390 mm
x 190 mm x 190 ram)，空心砌块砌体墙基本模型的外形尺寸
为4 000 mm x2 800 mm×190 mm，上部设混凝土圈梁截面尺
寸为240 mm×190 mm，圈梁的混凝土强度为C20，墙体编号、
填芯情况见表1。表1中黑点表示灌芯混凝土，黑点的位置表
示灌芯的位置。Wx一1表示无芯墙体，Wx一2表示二芯柱的墙
体，Wx一3表示四芯柱的墙体，Wx一4表示六芯柱的墙体，Wx一
5表示八芯柱的墙体，Wx一6表示十芯柱的墙体。X为l表示
Cbl5混凝土灌芯墙体，x为2表示Cb20混凝土灌芯墙体，x为3
表示Cb25混凝土灌芯墙体，x为4表示Cb30混凝土灌芯墙