基于应变能密度的砌体剪力墙失效机理研究

The exsiting analysis techniques could not give the accutae results of reinforced masonry shear walls in many instances because of the complexity and discrete of the concrete. This research project tries to study the relationship between structural stressing state and failure load and establish a failure criterion for the reinforced concrete masonry shear wall. Firstly, establishes the numerical mode of structural stressing state based on the generalized strain energy density using the experimental data of reinforced masonry shear walls under reciprocating load. Then, analyze the relationship between stressing state and the loading capacity of reinforced masonry concerte wall panels and establish an entire structural failure criterion for the masonry wall panel under lateral load in macro scale. Finally, use the FEA method to verify and perfect the established failure criterion by changing the loading cases. This project develops a new anlytical method to analyze the reinfoeced concrete mosonry wall panel which using the new concept of sterssing state. The new method will enrich the structural anlysis theories and improve the code for corresponding structural design.

目前配筋砌体剪力墙结构尚未建立准确可靠的失效判定准则。为此，本项目基于能量原理，建立配筋砌体剪力墙应变能密度分布状态的数值模式，探索该数值模式与失效荷载之间的关系，从而建立基于结构能量分布状态的结构失效判定准则。首先，以配筋砌体剪力墙足尺试验的试验数据为基础，分析结构应变能密度数值模式随荷载幅值的变化规律，寻求表现此数值模式状态的参数；然后分析所建立参数与结构失效荷载之间的关系；进而建立结构的失效判定准则；最后应用有限元分析软件模拟不同荷载工况来验证和完善所建立的结构失效判定准则。本项目从结构应变能密度分布视角，发展的结构分析方法和结构失效判定准则，将丰富结构的分析理论与方法、对完善相应结构设计规范有重要参考价值。

配筋砌块砌体剪力墙较之钢筋混凝土结构在节能减排方面有着明显的优势，因此对配筋砌块砌体剪力墙的研究有着较好的前景。本项目基于结构的受力状态研究配筋砌块剪力墙的失效机理。以配筋砌块剪力墙在低周往复荷载作用下的受力性能试验为基础，提出基于应变能密度的结构受力状态参数并建立了参数与外荷载之间的关系。提出开裂荷载、失效荷载及极限荷载包络线的概念并给出相应的计算公式，结合结构受力状态参数与外荷载关系曲线，分别建立了弯曲破坏和剪切破坏配筋砌块剪力墙基于受力状态的失效判定准则，与试验结果的对比分析表明该准则能准确有效的预测配筋砌块剪力墙的开裂、失效和极限荷载。于此同时，基于结构受力状态的理论和研究方法也能应用于网壳结构等其他不同类型的构件，所以该准则的提出为剪力墙结构的分析提供了一种全新的分析方法，同时该方法也可以在将来应用于构件的健康监测等方面的应用中。