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基于离散单元法的框架填充墙裂缝数值模拟与分析

周彧  
【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、墙体裂缝顶层和次顶层相对较多,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Cundall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。


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