基于內聚單元模型的裝配式剪力墻數(shù)值模擬研究
發(fā)布時間:2021-11-22 04:28
隨著我國預制裝配式結構的推廣,裝配式剪力墻結構在我國的高層住宅中取得了廣泛應用。目前對裝配式剪力墻結構的設計采用了"等同現(xiàn)澆"的理念,沒有考慮到現(xiàn)澆剪力墻與裝配式剪力墻的差異性。在實際工程中。裝配式剪力墻普遍通過灌漿套筒進行連接,具體為豎向鋼筋在套筒內通過漿錨粘結,剪力墻底部與基礎通過一層20 mm厚的高強灌漿料粘結。實際上,灌漿套筒的存在改變了鋼筋的剛度分布,而灌漿縫的存在構成了剪力墻的初始薄弱部位,這些因素都對構件的整體力學性能有一定的影響。為了研究裝配式剪力墻的整體非線性行為,本文開展了數(shù)值模擬研究。基于ABAQUS平臺建立了預制裝配式剪力墻的精細分析模型,采用損傷模型追蹤墻體混凝土的損傷和開裂,引入內聚單元模型模擬剪力墻的水平拼縫。在考慮了上述因素之后,數(shù)值模擬結果與實驗符合良好;跀(shù)值模擬結果研究了裝配式混凝土剪力墻的滯回耗能、損傷開裂以及鋼筋應力重分布等細節(jié),對預制裝配式剪力墻結構的抗災性能給出了綜合評價。
【文章來源】:地震工程與工程振動. 2020,40(04)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】:9 頁
【部分圖文】:
受拉損傷云圖
圖10為試驗中內聚單元損傷云圖(SDEG)及混凝土開裂應變(PEEQT)云圖。數(shù)值模擬中裂縫先在套筒上方出現(xiàn)細微裂縫,隨后在剪力墻與地基梁的交界處出現(xiàn)貫通裂縫,。隨著位移荷載的增加,在墻體上方出現(xiàn)細微裂縫,而沿著套筒周邊及墻體底部的裂縫持續(xù)發(fā)展,其裂縫寬度明顯高于其他位置的裂縫。對比發(fā)現(xiàn)試驗首條裂縫及主裂縫與SDEG和PEEQT云圖中的裂縫發(fā)展一致。試驗中次裂縫主要在套筒上方的剪力墻主體,先水平延伸再斜向交叉。開裂云圖(PEEQT)中的次要裂縫與之對比,其水平延伸長度不足,裂縫過早出現(xiàn)斜向交叉。雖然次裂縫的模擬結果與實驗結果并不精確一致,但其整體趨勢符合混凝土壓彎剪復合作用下開裂的形態(tài)。2.5 鋼筋應力
有限元模型如圖1所示,模型中混凝土采用實體單元(如圖2所示),單元尺寸為50 mm,試算結果表明該單元類型以及尺寸的設置可以兼顧計算成本、計算的精度和計算速度,對于裂縫的開展情況也可以獲得較理想的結果。模型中套筒采用殼單元S4R,材料屬性設置為理想彈塑性,彈性模量為200 GPa,屈服強度為400 MPa。套筒在剪力墻加載過程中,嵌入到混凝土剪力墻中與之共同工作。為保證套筒與剪力墻的連接,將套筒嵌入(Embedded)在混凝土單元中。模型中的鋼筋采用桁架單元T3D2,將其嵌入(Embedded)在混凝土單元中,實現(xiàn)鋼筋和混凝土的共同工作。為了考慮到鋼筋與混凝土之間的粘結滑移,對鋼筋的楊氏模量進行了適當?shù)恼蹨p[16],本文鋼筋楊氏模量為180 GPa。鋼筋本構采用各向同性強化三折線模型(如圖3),根據(jù)材料特性定義屈服應力和極限應力值及其對應的塑性應變。圖2 網格劃分圖
【參考文獻】:
期刊論文
[1]考慮界面黏結滑移的玻璃纖維增強復材-混凝土組合梁力學性能數(shù)值分析[J]. 陳朝暉,羅綺雯. 工業(yè)建筑. 2019(09)
[2]灌漿套筒連接中高強鋼筋錨固長度研究[J]. 高向玲,李梓燊. 華中科技大學學報(自然科學版). 2019(08)
[3]高軸壓比下新型預制混凝土剪力墻抗震性能[J]. 薛偉辰,褚明曉,劉亞男,胡翔. 哈爾濱工程大學學報. 2018(03)
[4]底部開水平縫預應力自復位剪力墻有限元模擬[J]. 黨像梁,呂西林,錢江,周穎. 工程力學. 2017(06)
[5]新型裝配式抗震墻體恢復力模型研究[J]. 黃煒,李斌,蘇衍江,鄭云漢,江永濤. 地震工程與工程振動. 2017(01)
[6]水平拼縫預制鋼筋混凝土剪力墻抗震性能分析[J]. 許銘,黃遠,張銳. 地震工程與工程振動. 2014(03)
[7]豎向鋼筋套筒漿錨連接的預制剪力墻抗震性能試驗[J]. 錢稼茹,彭媛媛,張景明,秦珩,李建樹,劉國權,趙豐東,李祿榮. 建筑結構. 2011(02)
碩士論文
[1]齒槽連接裝配式剪力墻滯回性能有限元分析[D]. 郝旭東.東北石油大學 2018
[2]基于鋼筋套筒灌漿料連接數(shù)值模擬及分析[D]. 張彬.長安大學 2017
[3]不同連接形式預制裝配式剪力墻水平縫抗剪承載力研究[D]. 溫述豹.長安大學 2017
本文編號:3510937
【文章來源】:地震工程與工程振動. 2020,40(04)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】:9 頁
【部分圖文】:
受拉損傷云圖
圖10為試驗中內聚單元損傷云圖(SDEG)及混凝土開裂應變(PEEQT)云圖。數(shù)值模擬中裂縫先在套筒上方出現(xiàn)細微裂縫,隨后在剪力墻與地基梁的交界處出現(xiàn)貫通裂縫,。隨著位移荷載的增加,在墻體上方出現(xiàn)細微裂縫,而沿著套筒周邊及墻體底部的裂縫持續(xù)發(fā)展,其裂縫寬度明顯高于其他位置的裂縫。對比發(fā)現(xiàn)試驗首條裂縫及主裂縫與SDEG和PEEQT云圖中的裂縫發(fā)展一致。試驗中次裂縫主要在套筒上方的剪力墻主體,先水平延伸再斜向交叉。開裂云圖(PEEQT)中的次要裂縫與之對比,其水平延伸長度不足,裂縫過早出現(xiàn)斜向交叉。雖然次裂縫的模擬結果與實驗結果并不精確一致,但其整體趨勢符合混凝土壓彎剪復合作用下開裂的形態(tài)。2.5 鋼筋應力
有限元模型如圖1所示,模型中混凝土采用實體單元(如圖2所示),單元尺寸為50 mm,試算結果表明該單元類型以及尺寸的設置可以兼顧計算成本、計算的精度和計算速度,對于裂縫的開展情況也可以獲得較理想的結果。模型中套筒采用殼單元S4R,材料屬性設置為理想彈塑性,彈性模量為200 GPa,屈服強度為400 MPa。套筒在剪力墻加載過程中,嵌入到混凝土剪力墻中與之共同工作。為保證套筒與剪力墻的連接,將套筒嵌入(Embedded)在混凝土單元中。模型中的鋼筋采用桁架單元T3D2,將其嵌入(Embedded)在混凝土單元中,實現(xiàn)鋼筋和混凝土的共同工作。為了考慮到鋼筋與混凝土之間的粘結滑移,對鋼筋的楊氏模量進行了適當?shù)恼蹨p[16],本文鋼筋楊氏模量為180 GPa。鋼筋本構采用各向同性強化三折線模型(如圖3),根據(jù)材料特性定義屈服應力和極限應力值及其對應的塑性應變。圖2 網格劃分圖
【參考文獻】:
期刊論文
[1]考慮界面黏結滑移的玻璃纖維增強復材-混凝土組合梁力學性能數(shù)值分析[J]. 陳朝暉,羅綺雯. 工業(yè)建筑. 2019(09)
[2]灌漿套筒連接中高強鋼筋錨固長度研究[J]. 高向玲,李梓燊. 華中科技大學學報(自然科學版). 2019(08)
[3]高軸壓比下新型預制混凝土剪力墻抗震性能[J]. 薛偉辰,褚明曉,劉亞男,胡翔. 哈爾濱工程大學學報. 2018(03)
[4]底部開水平縫預應力自復位剪力墻有限元模擬[J]. 黨像梁,呂西林,錢江,周穎. 工程力學. 2017(06)
[5]新型裝配式抗震墻體恢復力模型研究[J]. 黃煒,李斌,蘇衍江,鄭云漢,江永濤. 地震工程與工程振動. 2017(01)
[6]水平拼縫預制鋼筋混凝土剪力墻抗震性能分析[J]. 許銘,黃遠,張銳. 地震工程與工程振動. 2014(03)
[7]豎向鋼筋套筒漿錨連接的預制剪力墻抗震性能試驗[J]. 錢稼茹,彭媛媛,張景明,秦珩,李建樹,劉國權,趙豐東,李祿榮. 建筑結構. 2011(02)
碩士論文
[1]齒槽連接裝配式剪力墻滯回性能有限元分析[D]. 郝旭東.東北石油大學 2018
[2]基于鋼筋套筒灌漿料連接數(shù)值模擬及分析[D]. 張彬.長安大學 2017
[3]不同連接形式預制裝配式剪力墻水平縫抗剪承載力研究[D]. 溫述豹.長安大學 2017
本文編號:3510937
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