基于离散单元法的框架填充墙裂缝数值模拟与分析

摘要

框架填充墙裂缝问题的研究旨在解决框架填充墙体的开裂问题，有利于满足使用功能的要求，提高建筑质量，减少业主与开发商的矛盾，更重要的是有利新型建筑材料的推广应用和墙体改革事业的发展。因此，框架填充墙的裂缝成因与控制技术的研究是十分必要的，并且具有重要的理论和实际意义。 本文首先介绍了框架填充墙裂缝调查研究的内容。从调查情况来看，框架填充墙墙体裂缝的分布具有如下规律：1、墙体与框架梁、柱交界处容易产生裂缝。2、在门窗洞口四角处以及埋设管线处容易开裂。3、墙体裂缝顶层和次项层相对较多，端开间尤其严重。4、当墙体较长时墙体中部也会出现竖向通缝。5、总体上看收缩裂缝在框架填充墙裂缝中占较大比例，采用烧结砖(如粘土多孔砖，页岩烧结砖)的墙体裂缝比非烧结墙体裂缝少。 本文采用离散单元法来进行数值模拟分析。在回顾和总结了离散单元法的发展历史和研究现状的基础上，建立了一个基于Cundal l块体模型的矩形刚性块体离散单元模型。文中详细介绍了该模型的基本原理、破坏准则、基本方程以及阻尼系数、时间步等计算参数的确定方法。并通过试验研究为弹簧刚度系数等参数的取值提供了依据。 采用改进后的理论模型编制了相应的计算分析系统软件，能够对框架填充墙裂缝的开展进行模拟分析。程序的编制中，使用具有面向对象特性的C++语言，使于程序容易维护和可读。对单元之间的不同接触类型采用不同的链表进行存储，这有效地提高了计算的效率。 最后，通过程序对框架填充墙裂缝开展的数值模拟得出以下几个结论：1、框架填充墙收缩裂缝以灰缝砂浆开裂为主，裂缝分布主要集中在墙体和框架交界处及墙体中部。2、不同开间尺寸的框架填充墙具有不同的裂缝分布规律，墙体长度越长，开裂程度越严重。3、砂浆灰缝厚度对裂缝开展也有影响，灰缝厚度过大会影响砌体强度，并容易导致裂缝产生。4、采取构造措施可以有效的控制裂缝产生。

目录

文摘

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第一章绪论

§1.1建筑砌块发展概况

§1.2问题的提出与研究意义

§1.3国内外研究现状

§1.4本文的主要工作

第二章框架填充墙裂缝成因调查研究

§2.1调研建筑概况

§2.2调研目的

§2.3调研内容与分析

§2.4本章小结

第三章墙体裂缝分析的离散单元模型

§3.1基本方程

§3.2结构离散化

§3.3弹簧的本构关系和破坏准则

§3.4系统运动方程的动态松弛求解

§3.5有关计算参数的确定

§3.6本章小结

第四章灰缝砂浆抗压和抗剪性能试验研究

§4.1砂浆抗压性能试验研究

§4.2砂浆抗剪强度试验研究

§4.3本章小结

第五章基于离散单元模型的墙体裂缝数值模拟与分析

§5.1程序的数据结构

§5.2程序的计算流程

§5.3荷载的施加及边界条件设置

§5.4离散单元法软件系统的开发

§5.5框架填充墙裂缝的数值模拟

§5.6数值模拟结果分析

§5.7本章小结

第六章结论与展望

§6.1本文研究的主要结论

§6.2本文主要创新点

§6.3建议与展望

参考文献

致谢