烧结页岩粉煤灰多孔砖砌体基本力学性能试验研究和墙体非线性有限元分析
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摘要
本文为一项省级科研课题的试验和研究的部分成果。通过18个竖向受压试件、
6个横向受压试件和26个抗剪试件的试验，测定了KP_1型烧结页岩粉煤灰多孔砖砌体的
抗压强度、弹性模量、泊松比、应力～应变全曲线及抗剪强度的力学指标：阐述了该种
砌体的受压、受剪的破坏过程和特征：分析了纵向受压、横向受压及抗剪等基本力学性
能，并与其它种类的砌体力学性能进行了比较，得出了适合KP_1型烧结页岩粉煤灰多孔
砖砌体抗压强度计算公式；拟合了应力～应变全曲线公式。最后，自行编制了非线性有
限元程序，并与试验结果进行了比较，两者吻合良好。本文成果为KP_1型页岩粉煤灰多
孔砖砌体的推广应用提供了依据。
6个横向受压试件和26个抗剪试件的试验，测定了KP_1型烧结页岩粉煤灰多孔砖砌体的
抗压强度、弹性模量、泊松比、应力～应变全曲线及抗剪强度的力学指标：阐述了该种
砌体的受压、受剪的破坏过程和特征：分析了纵向受压、横向受压及抗剪等基本力学性
能，并与其它种类的砌体力学性能进行了比较，得出了适合KP_1型烧结页岩粉煤灰多孔
砖砌体抗压强度计算公式；拟合了应力～应变全曲线公式。最后，自行编制了非线性有
限元程序，并与试验结果进行了比较，两者吻合良好。本文成果为KP_1型页岩粉煤灰多
孔砖砌体的推广应用提供了依据。
引文
[01] 施楚贤，砌体结构，中国建筑工业出版社，1997． 6
[02] 施楚贤，影响砖砌体抗压强度的几个因素，砌体结构研究论文集，湖南大学出版社， 1989． 4
[03] 施楚贤等，砌体的受压弹性模量，砌体结构研究论文集，湖南大学出版社，1989． 4
[04] 梁建国、李卫，陈行之，烧结页岩粉煤灰砖砌体与墙片的抗剪性能研究，四川建筑 科学研究，1993． 1
[05] 刘桂秋，施楚贤，砌体受压时的应力分析及强度取值，建筑结构，2000． 8
[06] 杨伟军，施楚贤，砌体受压本构关系研究成果的评述，四川建筑科学研究，1999． 3
[07] 杨伟军，混凝土砌体与配筋砌体剪力墙研究及砌体结构可靠性分析，湖南大学博士论 文，2000． 7
[08] 谢小军，混凝土小型砌块砌体力学性能及其配筋墙体抗震性能的研究，湖南大学硕 士学位论文，1998． 3
[09] 施楚贤，砌体结构理论与设计，中国建筑工业出版社，1992． 9
[10] 国家标准．砌体结构设计规范(GBJ3-88) ，中国建筑工业出版社，1988
[11] 侯汝欣，多孔砖砌体力学性能与墙片抗震性能的研究，建筑科学研究论文集，1999． 10
[12] 侯汝欣，梁爽，粉煤灰砖砌体力学性能的研究，四川建筑科学研究，1993． 3
[13] 侯汝欣，模数多孔砖砌体力学性能综合分析．四川建筑科学研究，1996． 2
[14] 候汝欣，陈蜀贤，空心砖砌体力学性能和墙片抗震性能研究，四川建筑科学研究， 1990． 2
[15] 侯汝欣，成都地区多孔砖建筑结构计算指标与技术标准的研究，四川建筑科学研究， 1995． 3
[16] 侯汝欣，砌体试验标准GBJ129-90主要内容及其与国际标准的比较，建筑科学研 究论文集，1992． 3
[17] 侯汝欣，刘晖，罗金琼，模数多孔砖砌体力学性能试验，四川建筑科学研究，1998． 2
[18] 阎开放，KP1型承重粘土空心砖墙片抗震性能试验研究．砖瓦，1985． 1
[19] 刘经伟，董竟成，沙安，模数多孔砖墙体强度和变形的试验研究，建筑科学，1994． 1
[20] 王增培，周炳炎，模数多孔砖房屋模型抗震性能试验研究，建筑科学，1994． 2
[21] 西安砖瓦研究所．西安冶金建筑学院结构研究所，空心砖无筋和配筋墙性能试验研
究，砖瓦，1984． 2
[22] 部颁标准,砌筑砂浆配合比设计规程(JGJ/T98-96) ．中国建筑工业出版社,1996
[23] 部颁标准，建筑砂浆基本性能试验方法(JGJ70-90) ，中国建筑工业出版社．1990
[24] 国家标准，砌墙砖试验方法．GB／T2542-92
[25] 程才渊，郑颐，陈兰芳，上海地区灰砂砖块基本力学性能研究，四川建筑科学研究， 1995． 4
[26] 林文修，灰砂空心砖砌体力学性能．新型建筑材料，1993． 5
[27] 董竟成，承重空心砖(KP1型)建筑抗震性能的试验研究，砖瓦，1987． 3
[28] 魏松年，谈多孔砖和空心砖在应用推广中存在的问题，砖瓦，1990． 6
[29] 闫开放，空心砖砌体某些基本性能讨论，砖瓦，1985． 2
[30] A．W．Hendry,Structural Brickwork，John Wiley & Sons，New York，1981
[31] Paulo B．Lourenco，Continuum Model For Masonry：Parameter Estimation and Validation， Journal of structure engineering，1998． 5
[32] 行业标准：多孔砖砌体设计与施工技术规范(征求意见稿)，多孔砖砌体设计与施 工技术规范编制组，1998． 10
[33] A．Piekarczyk，L．Drobiec，J．Kubica，AAC blocks masonry compressed perpendicular and papallel to the bed joints，12th IBMaC，2000． 5
[34] R．Senthivel，S．N．Sinha，Alok Madan，influence of bed joint orientation on the stress-strain characteristics of sand plast brick masonry under uniaxial compression and tenison，12th IBMaC，2000． 5
[35] 砖石结构设计规范抗震设计研究组．无筋墙体的抗震剪切强度，建筑结构，1982． 6
[36] 魏松年，系列模数砖，砖瓦．1992． 3
[37] 肖小松，吕西林，砌体弹性模量取值的评述，四川建筑科学研究．1996． 4．
[38] G．Schellbach,the influence of perforation on the load-bearing capacity of hollow brick masonry structure，9th IBMaC，1991
[39] 深圳市建筑科学中心．非烧结粘土空心砖研制报告，砖瓦
[40] 国家标准，砌体基本力学性能试验方法标准(GBJl29-90) ，中国建筑工业出版社， 1990
[41] 孙继颖，论空心砖的优越性，砖瓦．1994． 2
[42] 行业规程，多孔砖(KP1型)建筑抗震设计与施工规程(JGJ-90) ，1990
[43] 李小文，王庆霖，梁兴文，无筋墙体抗剪计算西安建筑科技大学，2000年全国砌 体结构学术论文集，中国建筑工业出版社，2000． 12
[44] 叶钟琼，七孔砖砌体轴心抗压强度的研究，四川建筑科学研究，1984． 2
[45] 叶钟琼，七孔空心砖砌体沿齿缝截面抗剪强度的研究，四川建筑科学研究，1985． 2
[46] 吕锡昭，空心砖砌体抗剪强度及剪切变形，砖瓦，1987． 2
[47] 张望喜，烧结页岩粉煤灰砖组合墙体抗侧承载力试验研究，湖南大学硕士论文， 1999． 3
[48] 孙继颖，空心砖与建筑，中国建筑工业出版社，1987． 5
[49] 侯汝欣，叶钟琼，七孔粘土空心砖砌体的力学性能．砌体结构研究论文集，湖南大 学出版社，1989
[50] 郑勇强，烧结页岩粉煤灰砖砌体基本力学性能及组合墙体抗震性能的试验研究，湖 南大学硕士论文，2000． 5
[51] 吕锡昭，粘土空心砖砌体受压．受剪强度和变形特征的试验研究，砌体结构研究论 文集，湖南大学出版社．1989
[52] 王庆霖、易文宗等，砖石砌体复合受力抗剪的试验研究，西安冶金建筑学院．1984
[53] 钱义良，砌体结构设计中的若干问题(33～34) ．建筑结构，1994． 11
[54] 唐岱新，砌体结构设计新规范应用讲评．中国建筑工业出版社，1992． 10
[55] 丁大钧等．砌体强度理论，建筑结构．1998． 10
[56] 丁大钧等，关于砌体弹性模量和稳定系数的讨论，建筑结构，1998． 6
[57] 全学友等，页岩砖砌体应力应变全曲线的实验研究，’99全国砌体结构学术会议论 文集，1999． 9
[58] 钱义良等，砌体的强度及其变异，砌体结构研究论文集，湖南大学出版社，1989． 4
[59] 朱伯龙、董振祥，混凝土结构非线性分析，同济大学出版社，1991
[60] 刘永仁，结构分析中的程序设计，同济大学出版社，1992． 12
[61] 龙驭球，有限元法概论，高等教育出版社，1991
[62] 国家标准，砌体基本力学性能试验方法标准(GBJ129-90) ，中国建筑工业出版社，1990
[63] 沈聚敏，王传志，江见鲸，钢筋混凝土有限元与板壳极限分析，清华大学出版 社，1993
[64] Robert G．DRYSDALE，“Anisotropic Tensile Strength Characteristics of Brick Masonry”，Drexel University Structural Division，Vol．104，No．ST8，
Aug. 1978
[65] A. Tena-Coluga, and D. P.Abrams, “Estimating Response of Masonry Structures With Linear Finite Elements”, Proceedings of Fifth North American Masonry Conference. Univ. of lliinois, June 1990
[66] Clough G.W. Duncan J.M. ,“Finite Element Analysis of Retaining wall Behavior”, Journal Soil Mech. & Found Div ASCE, 1971, 97(SM12)
[67] Dhanasekar. M. , Page, A. W. , und Kleeman, P. W., The Failure of brick masonry under Biaxial Stresses, Proc. Of the Inst. of Civ. Eng. Part2 79(1985) , S.295-313
[68] Page, A. W. , Finite Element Model for Masonry, J. of the str. Dic. , Proc. of the ASCE 104(1978) , S. 1267-1285
[69] Page, A. W. , The Strength of Brick Masonry under Biaxial Tension-compression. Int. J. of Mas. Constr. 3(1983) , S.26-31
[70] Page, A. W. , The Biaxial Compressive Strength of Brick Masonry. Proc. of the Inst. of Civ. Eng. Part 2 71(1981) . S.893-906
[71] Page, A. W., Influence of Material Properties on the Behaviour of Brick Masonry Shear Walls. Proc. of the 8th IBBMaC(1988) , S.528-537
[72] A. W. Page, An Experimental Investigation of the Biaxial Strength of Brick Masonry, the University of Newcastle, Australia
[73] Matthew Gilbert etc. , Numerical Modeling of Unreinforced Masonry Walls Subject to Lateral Impact, 11th IBBMaC, Shanghai, China, 1997． 10
[74] C. K. Seah and J. L. Dawe, Elastic-Plastic Analysis of Masonry Infilled Framed. 11th IBBMaC, Shanghai, China, 1997． 10
[75] 江素华，用有限元法分析挑梁结构，砌体结构研究论文集，湖南大学出版社， 1989． 4
[76] Gu Yisun etc. , Application of the Finite Element Method to the Design of Wall Bean, 7th IBBMaC
[77] Felix Y. Yoket and S. George Fattal, Failure Hypothesis for Masonry Shear Walls, J. of the Structure Division, ASCE, March 1976, ST8
[78] U. Andreaus, Failure Criteria for Masonry Panels Under In-Plane Loading, Journal of Structural Engineering, 1996． 1
[79] 钱义良等，砖砌体沿阶梯形截面抗剪强度的试验方法及其分析，辽宁建筑，1980． 3
[80] 侯汝欣．砖砌体泊松比的试验研究．砌体结构研究论文集．湖南大学出版社，1989． 4
[81] 国务院，国务院批转国家建材局等部门 关于加快墙体材料革新和推广节能建筑 意见的通知．1992． 11
[82] 叶耀先等，世界建设科技发展水平与趋势，中国科学技术出版社，1993
[83] 丁大均，砌体结构学，中国建筑工业出版社，1992
[84] 发展新型墙体材料新增15项优惠
[85] 上海市人民政府，上海市人民政府关于修改《上海市鼓励发展新型墙体材料管理规 定》的决定，1993年3月11日上海市人民政府第32号令发布
[86] 山西省人民政府，山西省限制生产使用实心粘土砖 鼓励发展新型墙体材料规 定，1997
[87] 魏兆正，杨春秋，多层砖石及大板式结构房屋整体空间有限元法计算，大连工学院。
[88] 国家建材局．建设部．农业部，国土资源部，墙体材料革新建筑节能办公室文件， 墙办发[2000] 06号文件．2000
[89] 国家标准，烧结多孔砖(送审稿)(GB13544-××)2001． 5
[02] 施楚贤，影响砖砌体抗压强度的几个因素，砌体结构研究论文集，湖南大学出版社， 1989． 4
[03] 施楚贤等，砌体的受压弹性模量，砌体结构研究论文集，湖南大学出版社，1989． 4
[04] 梁建国、李卫，陈行之，烧结页岩粉煤灰砖砌体与墙片的抗剪性能研究，四川建筑 科学研究，1993． 1
[05] 刘桂秋，施楚贤，砌体受压时的应力分析及强度取值，建筑结构，2000． 8
[06] 杨伟军，施楚贤，砌体受压本构关系研究成果的评述，四川建筑科学研究，1999． 3
[07] 杨伟军，混凝土砌体与配筋砌体剪力墙研究及砌体结构可靠性分析，湖南大学博士论 文，2000． 7
[08] 谢小军，混凝土小型砌块砌体力学性能及其配筋墙体抗震性能的研究，湖南大学硕 士学位论文，1998． 3
[09] 施楚贤，砌体结构理论与设计，中国建筑工业出版社，1992． 9
[10] 国家标准．砌体结构设计规范(GBJ3-88) ，中国建筑工业出版社，1988
[11] 侯汝欣，多孔砖砌体力学性能与墙片抗震性能的研究，建筑科学研究论文集，1999． 10
[12] 侯汝欣，梁爽，粉煤灰砖砌体力学性能的研究，四川建筑科学研究，1993． 3
[13] 侯汝欣，模数多孔砖砌体力学性能综合分析．四川建筑科学研究，1996． 2
[14] 候汝欣，陈蜀贤，空心砖砌体力学性能和墙片抗震性能研究，四川建筑科学研究， 1990． 2
[15] 侯汝欣，成都地区多孔砖建筑结构计算指标与技术标准的研究，四川建筑科学研究， 1995． 3
[16] 侯汝欣，砌体试验标准GBJ129-90主要内容及其与国际标准的比较，建筑科学研 究论文集，1992． 3
[17] 侯汝欣，刘晖，罗金琼，模数多孔砖砌体力学性能试验，四川建筑科学研究，1998． 2
[18] 阎开放，KP1型承重粘土空心砖墙片抗震性能试验研究．砖瓦，1985． 1
[19] 刘经伟，董竟成，沙安，模数多孔砖墙体强度和变形的试验研究，建筑科学，1994． 1
[20] 王增培，周炳炎，模数多孔砖房屋模型抗震性能试验研究，建筑科学，1994． 2
[21] 西安砖瓦研究所．西安冶金建筑学院结构研究所，空心砖无筋和配筋墙性能试验研
究，砖瓦，1984． 2
[22] 部颁标准,砌筑砂浆配合比设计规程(JGJ/T98-96) ．中国建筑工业出版社,1996
[23] 部颁标准，建筑砂浆基本性能试验方法(JGJ70-90) ，中国建筑工业出版社．1990
[24] 国家标准，砌墙砖试验方法．GB／T2542-92
[25] 程才渊，郑颐，陈兰芳，上海地区灰砂砖块基本力学性能研究，四川建筑科学研究， 1995． 4
[26] 林文修，灰砂空心砖砌体力学性能．新型建筑材料，1993． 5
[27] 董竟成，承重空心砖(KP1型)建筑抗震性能的试验研究，砖瓦，1987． 3
[28] 魏松年，谈多孔砖和空心砖在应用推广中存在的问题，砖瓦，1990． 6
[29] 闫开放，空心砖砌体某些基本性能讨论，砖瓦，1985． 2
[30] A．W．Hendry,Structural Brickwork，John Wiley & Sons，New York，1981
[31] Paulo B．Lourenco，Continuum Model For Masonry：Parameter Estimation and Validation， Journal of structure engineering，1998． 5
[32] 行业标准：多孔砖砌体设计与施工技术规范(征求意见稿)，多孔砖砌体设计与施 工技术规范编制组，1998． 10
[33] A．Piekarczyk，L．Drobiec，J．Kubica，AAC blocks masonry compressed perpendicular and papallel to the bed joints，12th IBMaC，2000． 5
[34] R．Senthivel，S．N．Sinha，Alok Madan，influence of bed joint orientation on the stress-strain characteristics of sand plast brick masonry under uniaxial compression and tenison，12th IBMaC，2000． 5
[35] 砖石结构设计规范抗震设计研究组．无筋墙体的抗震剪切强度，建筑结构，1982． 6
[36] 魏松年，系列模数砖，砖瓦．1992． 3
[37] 肖小松，吕西林，砌体弹性模量取值的评述，四川建筑科学研究．1996． 4．
[38] G．Schellbach,the influence of perforation on the load-bearing capacity of hollow brick masonry structure，9th IBMaC，1991
[39] 深圳市建筑科学中心．非烧结粘土空心砖研制报告，砖瓦
[40] 国家标准，砌体基本力学性能试验方法标准(GBJl29-90) ，中国建筑工业出版社， 1990
[41] 孙继颖，论空心砖的优越性，砖瓦．1994． 2
[42] 行业规程，多孔砖(KP1型)建筑抗震设计与施工规程(JGJ-90) ，1990
[43] 李小文，王庆霖，梁兴文，无筋墙体抗剪计算西安建筑科技大学，2000年全国砌 体结构学术论文集，中国建筑工业出版社，2000． 12
[44] 叶钟琼，七孔砖砌体轴心抗压强度的研究，四川建筑科学研究，1984． 2
[45] 叶钟琼，七孔空心砖砌体沿齿缝截面抗剪强度的研究，四川建筑科学研究，1985． 2
[46] 吕锡昭，空心砖砌体抗剪强度及剪切变形，砖瓦，1987． 2
[47] 张望喜，烧结页岩粉煤灰砖组合墙体抗侧承载力试验研究，湖南大学硕士论文， 1999． 3
[48] 孙继颖，空心砖与建筑，中国建筑工业出版社，1987． 5
[49] 侯汝欣，叶钟琼，七孔粘土空心砖砌体的力学性能．砌体结构研究论文集，湖南大 学出版社，1989
[50] 郑勇强，烧结页岩粉煤灰砖砌体基本力学性能及组合墙体抗震性能的试验研究，湖 南大学硕士论文，2000． 5
[51] 吕锡昭，粘土空心砖砌体受压．受剪强度和变形特征的试验研究，砌体结构研究论 文集，湖南大学出版社．1989
[52] 王庆霖、易文宗等，砖石砌体复合受力抗剪的试验研究，西安冶金建筑学院．1984
[53] 钱义良，砌体结构设计中的若干问题(33～34) ．建筑结构，1994． 11
[54] 唐岱新，砌体结构设计新规范应用讲评．中国建筑工业出版社，1992． 10
[55] 丁大钧等．砌体强度理论，建筑结构．1998． 10
[56] 丁大钧等，关于砌体弹性模量和稳定系数的讨论，建筑结构，1998． 6
[57] 全学友等，页岩砖砌体应力应变全曲线的实验研究，’99全国砌体结构学术会议论 文集，1999． 9
[58] 钱义良等，砌体的强度及其变异，砌体结构研究论文集，湖南大学出版社，1989． 4
[59] 朱伯龙、董振祥，混凝土结构非线性分析，同济大学出版社，1991
[60] 刘永仁，结构分析中的程序设计，同济大学出版社，1992． 12
[61] 龙驭球，有限元法概论，高等教育出版社，1991
[62] 国家标准，砌体基本力学性能试验方法标准(GBJ129-90) ，中国建筑工业出版社，1990
[63] 沈聚敏，王传志，江见鲸，钢筋混凝土有限元与板壳极限分析，清华大学出版 社，1993
[64] Robert G．DRYSDALE，“Anisotropic Tensile Strength Characteristics of Brick Masonry”，Drexel University Structural Division，Vol．104，No．ST8，
Aug. 1978
[65] A. Tena-Coluga, and D. P.Abrams, “Estimating Response of Masonry Structures With Linear Finite Elements”, Proceedings of Fifth North American Masonry Conference. Univ. of lliinois, June 1990
[66] Clough G.W. Duncan J.M. ,“Finite Element Analysis of Retaining wall Behavior”, Journal Soil Mech. & Found Div ASCE, 1971, 97(SM12)
[67] Dhanasekar. M. , Page, A. W. , und Kleeman, P. W., The Failure of brick masonry under Biaxial Stresses, Proc. Of the Inst. of Civ. Eng. Part2 79(1985) , S.295-313
[68] Page, A. W. , Finite Element Model for Masonry, J. of the str. Dic. , Proc. of the ASCE 104(1978) , S. 1267-1285
[69] Page, A. W. , The Strength of Brick Masonry under Biaxial Tension-compression. Int. J. of Mas. Constr. 3(1983) , S.26-31
[70] Page, A. W. , The Biaxial Compressive Strength of Brick Masonry. Proc. of the Inst. of Civ. Eng. Part 2 71(1981) . S.893-906
[71] Page, A. W., Influence of Material Properties on the Behaviour of Brick Masonry Shear Walls. Proc. of the 8th IBBMaC(1988) , S.528-537
[72] A. W. Page, An Experimental Investigation of the Biaxial Strength of Brick Masonry, the University of Newcastle, Australia
[73] Matthew Gilbert etc. , Numerical Modeling of Unreinforced Masonry Walls Subject to Lateral Impact, 11th IBBMaC, Shanghai, China, 1997． 10
[74] C. K. Seah and J. L. Dawe, Elastic-Plastic Analysis of Masonry Infilled Framed. 11th IBBMaC, Shanghai, China, 1997． 10
[75] 江素华，用有限元法分析挑梁结构，砌体结构研究论文集，湖南大学出版社， 1989． 4
[76] Gu Yisun etc. , Application of the Finite Element Method to the Design of Wall Bean, 7th IBBMaC
[77] Felix Y. Yoket and S. George Fattal, Failure Hypothesis for Masonry Shear Walls, J. of the Structure Division, ASCE, March 1976, ST8
[78] U. Andreaus, Failure Criteria for Masonry Panels Under In-Plane Loading, Journal of Structural Engineering, 1996． 1
[79] 钱义良等，砖砌体沿阶梯形截面抗剪强度的试验方法及其分析，辽宁建筑，1980． 3
[80] 侯汝欣．砖砌体泊松比的试验研究．砌体结构研究论文集．湖南大学出版社，1989． 4
[81] 国务院，国务院批转国家建材局等部门 关于加快墙体材料革新和推广节能建筑 意见的通知．1992． 11
[82] 叶耀先等，世界建设科技发展水平与趋势，中国科学技术出版社，1993
[83] 丁大均，砌体结构学，中国建筑工业出版社，1992
[84] 发展新型墙体材料新增15项优惠
[85] 上海市人民政府，上海市人民政府关于修改《上海市鼓励发展新型墙体材料管理规 定》的决定，1993年3月11日上海市人民政府第32号令发布
[86] 山西省人民政府，山西省限制生产使用实心粘土砖 鼓励发展新型墙体材料规 定，1997
[87] 魏兆正，杨春秋，多层砖石及大板式结构房屋整体空间有限元法计算，大连工学院。
[88] 国家建材局．建设部．农业部，国土资源部，墙体材料革新建筑节能办公室文件， 墙办发[2000] 06号文件．2000
[89] 国家标准，烧结多孔砖(送审稿)(GB13544-××)2001． 5