基于三维匀质化的砌体墙板平面外性能研究

基于三维匀质化理论,建立了两种砌体的三维匀质化基本单元;将匀质化单元中的砂浆简化为零厚度的界面单元,推导出了三维匀质化砌体单元的平面外等效抗弯刚度的计算公式,并讨论了砂浆的弹性模量、泊松比、水平灰缝厚度与块体高度比值、竖向灰缝厚度与块体长度比值等参数对砌体平面外抗弯刚度的影响。结果表明:随着砂浆弹性模量的增大其对应的砌体匀质化单元的平面外抗弯刚度也增大;砂浆泊松比对砌体匀质化单元的平面外抗弯刚度的影响不大;水平灰缝厚度与块体高度的比值对平面外抗弯刚度的竖向分量影响较大,竖向灰缝厚度与块体长度比值对平面外抗弯刚度的水平向分量影响较大。同时,首次将匀质化后的砌体墙看成板来进行理论分析,借助弹性力学中板的经典理论来求解匀质化后的砌体墙的平面外力学性能,通过和试验数据比较可知理论分析结果与试验数据吻合较好。由于获得了综合考虑块体和砂浆性能的等效体的各种信息,基于三维匀质化理论的方法在考虑整体结构时不必再降低到组成相的层面进行研究。这为分析大型结构提供了方便,具有一定的实用价值,完善了砌体分析理论。