混凝土灌芯速成墙板偏心受压性能的试验研究与有限元分析
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摘要
世界上许多国家在 20 世纪二、三十年代已着手墙体材料的改革，逐步
推动墙体材料的环保化。我国的政策导向也是禁用实心黏土砖，发展新型墙
材产品，速成墙板的出现迎合了时代发展的需要，并成为替代普通黏土砖的
首选产品，因为它具有许多在建筑结构应用中的优势，具有广泛的应用前景。
本文主要对速成墙板隔孔灌注混凝土时的偏心受压性能进行试验研究，
试验对象为 7 组试件，分为三种，分别为隔一孔、隔两孔和隔三孔灌注混凝
土，偏心距为 20mm 或 30mm；结合已有的澳大利亚试验结果，对此三种试
件的抗压承载能力、破坏特征等作一系列分析与探讨，并利用非线性有限元
方法用有限元软件建立力学模型，对其进行力学分析，将分析结果与试验结
果对比。
研究结果表明，速成墙板隔孔灌注混凝土偏心受压破坏形式为失稳破
坏，其抗压承载力满足普通多层房屋建筑的承载力要求，理论分析结果与试
验结果符合较好。
Many countries have begun the revolution of the wall materials from 1920s
to 1930s, and the wall materials were impeled to be environmental protected.
The common bricks are also prohibited and new wall materials products are
advocated in our country. The appearance of the rapid wall caters for the
demands of new times, since it has many advantages when applied in buildings.
It has amplitude foreground in application.
In this paper, the performance of the rapid wall with concrete filled under
eccentric axial load will be tested. There are three kind of test specimens with
the total number is seven. They are filled with concrete every one, two or three
holes separately, and the eccentricity is 20mm or 30mm.Some discussions of the
capacity of pressing force and failed characteristics are shown. Besides, by
using nonlinear finite-element method, this article will make a practical
mechanic analysis model and analyse the specimens of the test.The results of the
analysis will contrast with the results of the test.
The research results shows that the failure mode of the test specimens is
buckling and the capacity of pressing force of the rapid wall with concrete filled
one or more holes(less than three holes) is enough for the tier buildings. The
results of the theoretical analysis inosculate well with the results of the test.
推动墙体材料的环保化。我国的政策导向也是禁用实心黏土砖，发展新型墙
材产品，速成墙板的出现迎合了时代发展的需要，并成为替代普通黏土砖的
首选产品，因为它具有许多在建筑结构应用中的优势，具有广泛的应用前景。
本文主要对速成墙板隔孔灌注混凝土时的偏心受压性能进行试验研究，
试验对象为 7 组试件，分为三种，分别为隔一孔、隔两孔和隔三孔灌注混凝
土，偏心距为 20mm 或 30mm；结合已有的澳大利亚试验结果，对此三种试
件的抗压承载能力、破坏特征等作一系列分析与探讨，并利用非线性有限元
方法用有限元软件建立力学模型，对其进行力学分析，将分析结果与试验结
果对比。
研究结果表明，速成墙板隔孔灌注混凝土偏心受压破坏形式为失稳破
坏，其抗压承载力满足普通多层房屋建筑的承载力要求，理论分析结果与试
验结果符合较好。
Many countries have begun the revolution of the wall materials from 1920s
to 1930s, and the wall materials were impeled to be environmental protected.
The common bricks are also prohibited and new wall materials products are
advocated in our country. The appearance of the rapid wall caters for the
demands of new times, since it has many advantages when applied in buildings.
It has amplitude foreground in application.
In this paper, the performance of the rapid wall with concrete filled under
eccentric axial load will be tested. There are three kind of test specimens with
the total number is seven. They are filled with concrete every one, two or three
holes separately, and the eccentricity is 20mm or 30mm.Some discussions of the
capacity of pressing force and failed characteristics are shown. Besides, by
using nonlinear finite-element method, this article will make a practical
mechanic analysis model and analyse the specimens of the test.The results of the
analysis will contrast with the results of the test.
The research results shows that the failure mode of the test specimens is
buckling and the capacity of pressing force of the rapid wall with concrete filled
one or more holes(less than three holes) is enough for the tier buildings. The
results of the theoretical analysis inosculate well with the results of the test.
引文
[1]姚振纲，刘祖华，建筑结构试验，上海：同济大学出版社，1996.9
[2]湖南大学，太原工业大学，福州大学合编，建筑结构试验，北京：中国
建筑
工业出版社，1995.4
[3]陈福光，坚持发展技术先进的优质墙材产品，杭州，新型建筑材料，2003.3
[4]赵永生，赵学强，环保节能型绿色建材，建材产品与应用，2002
[5]贾栗，赵学强，速成墙板在工程中的应用，建材产品与应用，2002
[6]冯德纯，新型装配式建材速成墙板，杭州，新型建筑材料，2002
[7]刘光栋，罗汉泉，杆系结构稳定，北京：人民交通出版社，1988
[8]赵雷，结构稳定分析方法的研究，建筑结构，2002
[9]程庆国，高路彬，徐蕴贤等，钢纤维混凝土理论及应用，北京：中国铁
道出版社，1999
[10]沈在康，混凝土结构试验方法新标准应用讲评，北京：中国建筑工业出
版社，1994
[11]王萍，混凝土结构与砌体结构，大连：大连理工大学出版社，1995.2
[12]王振武，钢筋混凝土十字形截面双向压弯构件正截面承载力和延性的试
验研究及纵向弯曲变形的理论研究，天津大学硕士学位论文，1997.3
[13] 施楚贤，“砖砌体偏心受压构件的承载力分析”，《砌体结构研究论文
集》，长沙：湖南大学出版社，1989
[14] 陈绍蕃，钢结构，北京：中国建筑工业出版社，1998
[15]胡德炘 “钢筋混凝土结构塑性铰的试验研究”，《超静定钢筋混凝土结
构塑性内力重分布研究报告集》，建研院，1963
[16]张兴武，“偏压砖柱的强度相关公式”，《砌体结构研究论文集》，湖南大
学出版社，1989。
[17]Isaac Elishakoff ， Uncertain buckling:its past,present and
future,International Journal of Solids and Structures,37(2000)， 6869~6889
[18]Scorderis ，A.C.et all ，Finite Element Analysis of Reinforced Beam ，
ACT Journal，Vol . 64 No . March 1967
[19]混凝土结构设计规范（GB50010-2002）
- 65 -
天津大学硕士学位论文 参考文献
[20]砌体结构设计规范(GB50003-2001)
[21]刘康，混凝土灌芯纤维增强石膏板抗震性能的试验研究及有限元分析，
天津大学硕士学位论文，2003.6
[22]唐岱新，砌体结构设计规范理解与应用，北京：中国建筑工业出版社，
2002
[23]江见鲸，钢筋混凝土结构非线性有限元分析，西安：陕西科学技术出版
社，1994
[24]朱伯龙，钢筋混凝土非线性分析，上海：同济大学出版社，1985
[25]刘尔烈，有限单元法及程序设计，天津：天津大学出版社，1999.6
[26]董毓利，混凝土非线性力学基础，北京：中国建筑工业出版社，1997.2
[27]任重，ANSYS 实用分析教程，北京：北京大学出版社，2003.1
[28]ANSYS 理论分析手册，ANSYS 公司内部资料
[29] W. F. Chen，余天庆等译，土木工程材料的本构方程（第二卷 塑性与建
模），武汉：华中科技大学出版社，2001
[30]陆新征，江见鲸，利用 ANSYS Solid65 单元分析复杂应力条件下的混凝
土结构，2002 ANSYS 中国用户年会论文集，2002，473～479
[31]韩林海，陶忠，方钢管混凝土轴压力学性能的理论分析与试验研究，土
木工程学报，2001，34(2)，17～25
[32]陆新征，冯鹏，叶列平，FRP 布约束混凝土方柱轴心受压性能的有限元
分析，土木工程学报，2003.2，36(2)，46～51
[33]陶忠，韩林海，黄宏，方中空夹层钢管混凝土偏心受压柱力学性能的研
究，土木工程学报，2003.4，36(2)，33～40
[34] Bergan P .G，Holand I，Nonlinear Finite Element Analysis of
Concrete Structures，Computer Methods In Applied Mechanics and
Engineering，1979，17/18，443～467
[35] Franklin , H. A. ,Nonlinear Analysis of Reinforced Concrete Frames and
Panels , Ph. D. Dissertation , Division of Structural Engineering and
Structural Mechanics , University of California ,Berkeley , March , 1970
[36] Nilsson , Arthur H. , Nonlinear Analysis of Reinforced Concrete by the
Finite Element Method , ACI Journal , Vol. 65 , September 1968
[37] Lin , C. S. and Scordelis , A. C. ,Nonlinear Analysis of Reinforced
Concrete Shells of General Form , Journal of Structural Division , ASCE , Vol.
- 66 -
天津大学硕士学位论文 参考文献
101 , No. ST3 , March , 1975
[38]Amazigo,J.C.,Buckling under axial compression of long cylindrical shells
with random axisymmetric imperfections,Quarterly of Applied Mechanics
26,1966,537～566
[39]Bazant,Z.P.,Gedolin,L.,Stability of Structures,Oxford University Press,New
York,1991
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