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早期的砌体结构大多以土砖和砂浆为主，然而土
砖的结构强度有限，土砖为主的砌体结构在面临较大
荷载作用下存在着巨大的安全隐患。为解决这一问题，
科研人员研发了众多高强度材料对土砖进行替代，弥
补了土砖在强度不足方面的缺陷，推动了砌体结构在
建筑领域内的发展 [1-2] 。虽然砌体结构在现有建筑工
程项目中被广泛应用，但砌体结构的受力变形理论仍
然在不断完善过程中，由于砌体结构由砂浆、砌体与
其他的加固材料或者结构组成，节点之间的非连续性
使其受荷变形特征与特点变得异常复杂与多变。
受荷变形开裂后的力学性能与其协调变形时弹性
力学性能相差甚远，围绕砌体结构在受荷开裂变形条
件下的临界工况，以非线性转动变形为模型，分析砌
体结构在地震荷载作用下的破坏模式与强度折减效
能，分析变形发生后结构体本身稳定性与延性的衰减
规律，结合二维平面有限元转动变形建模，从平面应
变角度模拟砌体墙面的开裂规律与稳定性衰减规律，
可为相同受荷条件下的砌体变形分析提供理论参考。
1 交替荷载作用中的砌体转动变形现象
近年来，科研人员通过研究发现砌体墙不仅会出
现X形和一字形的裂缝，同时也会有出现由平面内
转动引起的破坏，而平面内转动引起水平通缝在荷载
作用完后大多会发生闭合，在考察时被认定为水平滑
移产生的水平裂缝，因而尚未被重视和大量研究，但
平面内转动引起的水平缝的危害不容忽视，值得研究。
对于部分因材料强度高而制作成既高且细的部件
如钢柱，对其施加横向荷载，钢柱因其材料的均匀性
和高强性而产生连续的变形，这种在连续的变形通常
称之为弯曲变形。
对于砌体墙等因材料强度不够而具有大高宽比的
结构，受拉区在荷载作用下开裂出现裂缝，墙体变形
发生突变，呈现不均匀变形，这种因转动导致墙体水
平位移增大不均匀变形称为转动变形。
2 非线性转动变形对于砌体结构的稳定性影响
2.1 非线性变形下砌体结构的破坏模式
科研人员通过对墙体转动变形的实验和对地震过
后墙体开裂的考察提出 3种转动变形的破坏模式 [3]。
2.1.1 有转动参与的剪切破坏
试验表明砌体墙在静力循环作用下，墙体具有转
动的趋势，导致小裂缝最先产生于砌体墙的底部两端，
从底部的两端开始延伸直至整个砌体墙体出现明显的
大面积斜裂缝，产生剪切破坏 [4]。
非线性转动变形的砌体稳定性分析及数值研究
王文英 1，方美清 2
（1．浙江大经建设集团股份有限公司，浙江台州 317000；2.宁波建工建乐工程有限公司，浙江宁波 315020）
［摘 要 ］ 针对砌体结构在非线性变形时的稳定性进行分析，讨论转动变形参与下结构的破坏模式以及
砌体在非线性变形下抵抗荷载作用的能力，综合分析了转动变形可能对砌体结构的结构强度带来的影响。
结合ANSYS有限元分析软件对砌体结构转动变形进行模型建立以及合理分析，力争对砌体非线性转动变形
研究领域作出贡献。
［关键词 ］ 非线性转动变形；砌体；数值研究
［中图分类号］ TU 74 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 1001 -523X （2022 ）19-0061 -02
ANALYSIS AND NUMERICAL STUDY OF MASONRY STABILITY BASED ON NONLINEAR
ROTATIONAL DEFORMATION
Wang Wen-ying, Fang Mei-qing
［Abstract ］ In view of the analysis of the stability of the masonry structure during nonlinear deformation , the
failure mode of the structure under the participation of rotation deformation and the ability of the masonry to resist
the load under the nonlinear deformation are discussed. The impact of the structural strength of the structure is
analyzed. Combined with ANSYS finite element analysis software , the model establishment and reasonable analysis
of the masonry structure rotation deformation are carried out , and strive to make contributions to the research field of
masonry non-linear rotation deformation.
［Keywords ］ nonlinear rotation deformation; masonry; numerical study
收稿日期 ：2022–05–10
作者简介 ：王文英（1972—），女，浙江义乌人，工程师，主要研
究方向为建筑施工。
/7说鲍 建 筑 技 术 开 发
Engineering and Technology Building Technology Development 第49卷第 19期 ? 8
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2.1.2 沿墙肢节点斜裂缝转动破坏
L形墙体中多发此种转动破坏，如图 1所示从 L
形内部转角产生一道小裂缝并且此时墙体伴随着转动
的趋势，随着荷载的不断作用和增加，小裂缝逐渐沿
着对角线发展直至墙体发生破坏。
（a） （b）
图1 L形墙转动变形开裂
（a）墙体初裂；（b）墙体破坏
2.1.3 沿墙体底部水平裂缝转动破坏
T形墙体中多发此种转动破坏，在 T形墙体上作
用横向力，两转角处出现转动的趋势并发小裂缝产生，
持续作用荷载，小裂缝水
非线性转动变形的砌体稳定性分析及数值研究（论文）.pdf
