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随着“保护土地资源,保护耕地”这一基本国策的贯彻实行,混凝土小型空心砌块代替粘土砖,成为墙体材料改革的主导墙材之一,近年来在城乡建设中的应用越来越广泛。由于砌块砌体的抗剪强度较低,如何采取有效的技术措施来提高砌体结构的抗裂、抗震性能是一个需要深入研究的课题。 给砌体墙施加预应力,不仅能大大改善墙体的材料特性,提高砌体结构的抗裂、抗震性能及抗剪承载力,而且可以扩大砌体结构的应用范围,满足砌体结构向高层、抗震和节能环保发展的要求。本文在国内外研究工作的基础上,进行了预应力混凝土小型空心砌块砌体抗裂、抗震性能的试验研究。具体研究内容如下: 采用有限元分析软件对不同类型、不同构造措施的墙体进行了非线性有限元分析,结果表明:开窗洞墙体在窗角处存在应力集中,容易开裂;同种类型墙体在施加低预应力度后,其抗裂承载力有较大的提高;不同类型的墙体比较发现,窗洞对墙体抗裂性能、刚度有很强的消弱作用,与试验结果相符。 模拟房屋顶层两端单元设计试验模型,进行了4片预应力砌块砌体墙和1片对比普通墙体水平单调静力加载试验,并且进行了25天的预应力损失观测,探讨了预应力损失和加载过程中预应力筋应力的变化等问题,分析了预应力砌体的抗裂性能。试验表明对砌体墙施加预应力,大大提高了墙体的开裂荷载,改善了砌体结构的抗裂性能。 进行了4片预应力砌块砌体墙和1片对比用普通墙的低周反复荷载试验,分析了预应力砌体的滞回曲线、延性等抗震性能。试验表明施加预应力后,砌体墙的抗剪能力、变形能力和延性都有所提高,而且墙体受力均匀,材料性能发挥充分,卸荷后裂缝闭合,砌体墙“裂而不散”,保持了较好的整体性,有良好的抗震、抗倒塌性能。 分析了预应力砌块砌体的受力、破坏机理,结合试验结果,探讨了预应力砌体抗裂及抗剪承载力计算公式。 在试验研究和理论分析的基础上,研究了预应力砌体结构的施工工艺,提出了预应力砌体结构的设计和施工建议。