【硕士】墙体体积变形荷载及其应力分析

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内容简介

　　砌体结构墙体采用新型非烧结材料，增大了墙体干燥收缩变形，尤其是保温墙体改变了墙体的温度场，使墙体体积变形大大增加。体积变形引起墙体产生应力，当这个应力超过墙体的破坏强度时，墙体会产生开裂，影响结构的正常使用，所以裂缝问题是结构工程中急需解决的关键问题。影响墙体体积变形的因素主要有材料干燥收缩率、地区不同、朝向不同、颜色不同、保温形式不同、保温材料不同等等。本文在墙体温度荷载的基础组合干燥收缩变形，对墙体体积变形荷载及其应力进行了分析。　　针对谐波热作用下的单层墙，采取变量分离法求解第一类边界条件下的热传导微分方程，得到单层墙的准稳态温度场的解析表达式，并利用叠加法推广应用到多层节能墙体或屋面，为温度应力分析提供了依据。将墙体内、外表面空气层看成一层只有热阻没有热容的材料，得到考虑墙体与空气换热的多层墙温度场的解析解。利用富里哀级数将室内、外空气综合温度简化成稳态温度场(年温差)和谐波热作用下的非稳态温度场(日温差)。对哈尔滨、北京、长沙、广州四个代表性地区在三种不同保温形式、三种不同工况进行分析得到体积变形荷载，研究结果表明，外保温层可以有效阻隔室外谐波热对墙体温度场的作用。　　最后，针对地基对砌体墙体积改变的约束在底层产生竖向裂缝，本文采取底部约束长墙近似分析法对混凝土砌体墙的应力进行分析。研究表明，混凝土砌体墙裂缝主要由最大水平拉应力导致；地基水平阻力系数、墙长、墙高长比(墙高)等对墙底最大水平拉应力和墙体最小裂缝间距有较大影响。本文提出了砌体墙最小裂缝间距计算公式和墙体裂缝控制措施。　　

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