砌体弹性模量等参数的取值

在有限元模拟中，材料的各性能参数的取值至关重要。 1、 烧结普通砖

a) 抗压强度

b) 弹性模量 c) 泊松比

d) 应力应变曲线 2、 砂浆

a) 抗压强度 b) 弹性模量 c) 泊松比

d) 应力应变曲线 3、 砌体

a) 应力应变曲线

国内外学者提出了各种单轴受压砌体本构关系表达式，有对数函数型、多项

式模型以及有理分式型。如施楚贤改进后的1ln1

fmfm式中为不同种类砌体的系数。根据普通烧结砖砌体轴心受压试验结构的统计，

=460。故对于砖砌体的受压应力应变曲线为：因当趋近fm时，趋近与正无穷，

故该模型无法模拟下降段，在砌体有限元分析，特别是非线性分析中的应用受到一定的限制。但根据砌体单轴受压破坏特征和试验结果，可取0.9fm时的应变作为砌体的极限压应变。则，普通烧结砖砌体单轴受压的极限压应变可表示为：

u0.005。 fmb) 抗压强度 c) 弹性模量

砌体弹性模量是砌体结构变形计算、动力分析必不可少的一个性能参数。试验和研究表明[1]，对于砖砌体当受压应力上限为砌体抗压强度平均值的40%~50%时，经反复加卸载5次的应力-应变曲线趋于一条直线。此时的割线模量可近似作为砌体

的受压弹性模量。可取A0.43fm时的割线模量作为受压弹性模量，对于砖砌体，

E370fmfm或者E1200ff。

d) 泊松比

对于常性各向同性材料，泊松比是一个常数。砌体结构应其弹塑性特性，且是一个各向异性的复合材料，其泊松比为一变量。当砌体的压应力相对较小时，砖砌体的泊松比为0.1~0.2，如根据四川省建筑科学研究院侯汝欣等所作试验，当0.43fm时，四批砌体泊松比的实验值分别为0.148,0.163,0.143,0.163，平均值为0.154。因此，砌体

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在弹性阶段分析时，可取0.15。 e) 抗剪强度

目前对于砌体抗剪强度表达式，国内外主要采用主拉应力破坏理论和库仑破坏理论。近年来又发展出了剪-压相关破坏模式，为我国新的砌体结构设计规范采纳。 1、 主拉应力破坏理论

该理论认为砌体材料的剪切破坏是由于主拉应力超过了砌体的抗拉主应力，故为防止砌体开裂，要求1fv0，砌体材料在x，y和xy作用下，第一主拉应力为

1(xy)2y2((xy22，当x=0时，1)2xyy2(y22，)2xy即要求：

y22)2xyfv0，化简得xyfv01yfv0，xy为剪应力，fv0为砌体截面上无垂直荷载时的抗剪强度，可由试验获得。

2、 库仑破坏理论

该理论认为，垂直压应力产生的摩擦力抗剪。当砌体摩擦系数为时，砌体抗剪强度为xyfvfv0y。

3、 剪压相关破坏模式

骆万康等人通过大量的试验和分析，提出了剪-压复合受力模式的计算方法，即

fv,mfv0,m0k

（2.3），

fv,m-受压应力作用时砌体抗剪强度平均值； fv0,m-无压应力作用时砌体抗剪强度平均值；

-不同种类砌体的修正系数，对于砖砌体取1.0；

-剪压复合受力影响系数；

0k-竖向压应力标准值。

对于砖砌体：

当0k/fm0.8时 0.830.70kfm （2.4）

当0.80k/fm1.0时 1.6901.7750kfm （2.5）

基于现行规范的可靠度对摩擦系数进行修正及纯剪强度进行代换处理，可得与现行

砌体结构设计和建筑抗震设计规范衔接过渡的抗剪强度公式。相应公式为

fvfv00

（2.6），

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当0k/fm0.8时 0.3110.1180f （2.7）

对于抗震0.325,对于非抗震设计0.70[2]。[2]砖砌体剪压复合受力动、静力特性与抗剪强度公式。

砌体结构设计规范GB50003-2001中第5.5条，规定沿通缝或阶梯形截面破坏时受剪构件的承载力按下式计算

V(fv0)A （2.8）

当G=1.2时，0.260.0820f

当G=1.35时，0.230.0650f

修正系数。当G=1.2时，砖砌体取0.60；当G=1.35时，砖砌体取0.64。

我国《建筑抗震设计规范》：“地震作用下砌体材料的强度指标，因不同于静力，宜单独给出。其中砖砌体强度时按震害调查资料综合估算并参照部分试验给出的。为了方便，当前仍继续沿用静力指标。” 在砂浆等级>M2.5且在10/fv4时，主拉和剪摩理论计算结果相近，依据震害统计分析的结果，一直采用正应力影响系数的统一表达形式。抗规7.2.7条规定，各类砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度设计值，应为fvENfv，条文说明中指出对于砖砌体N10.4501。式中fv为砌体静力抗剪强度。其中砌体抗剪强

fv1.2度平均值fv,m，采用统一形式的表达式：fv,mk54、 剪压相关破坏模式

模型的基本假定

f2，对于砖砌体k5=0.125。

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1、 2、 砖块、砂浆、混凝土柱、混凝土梁之间以及砖和砂浆之间的接触处粘结可靠。压应力引起的摩擦力可防止出现滑移现象。

小震作用下，砌体仍处于弹性受力阶段。即绝大部分砌体压应力

0.43fm，且砌体剪压复合作用下，砌体抗震墙未开裂。此时，砌体的

3、

弹性模量、泊松比不发生变化。

小震作用下，混凝土结构仍处于弹性受力阶段。分析过程中绝大部分混凝土的弹性模量、泊松比不发生变化。

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