基于内聚单元模型的装配式剪力墙数值模拟研究

发布时间：2021-11-22 04:28

　　随着我国预制装配式结构的推广,装配式剪力墙结构在我国的高层住宅中取得了广泛应用。目前对装配式剪力墙结构的设计采用了"等同现浇"的理念,没有考虑到现浇剪力墙与装配式剪力墙的差异性。在实际工程中。装配式剪力墙普遍通过灌浆套筒进行连接,具体为竖向钢筋在套筒内通过浆锚粘结,剪力墙底部与基础通过一层20 mm厚的高强灌浆料粘结。实际上,灌浆套筒的存在改变了钢筋的刚度分布,而灌浆缝的存在构成了剪力墙的初始薄弱部位,这些因素都对构件的整体力学性能有一定的影响。为了研究装配式剪力墙的整体非线性行为,本文开展了数值模拟研究。基于ABAQUS平台建立了预制装配式剪力墙的精细分析模型,采用损伤模型追踪墙体混凝土的损伤和开裂,引入内聚单元模型模拟剪力墙的水平拼缝。在考虑了上述因素之后,数值模拟结果与实验符合良好。基于数值模拟结果研究了装配式混凝土剪力墙的滞回耗能、损伤开裂以及钢筋应力重分布等细节,对预制装配式剪力墙结构的抗灾性能给出了综合评价。 

【文章来源】：地震工程与工程振动. 2020,40(04)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

受拉损伤云图

图10为试验中内聚单元损伤云图(SDEG)及混凝土开裂应变(PEEQT)云图。数值模拟中裂缝先在套筒上方出现细微裂缝,随后在剪力墙与地基梁的交界处出现贯通裂缝,。随着位移荷载的增加,在墙体上方出现细微裂缝,而沿着套筒周边及墙体底部的裂缝持续发展,其裂缝宽度明显高于其他位置的裂缝。对比发现试验首条裂缝及主裂缝与SDEG和PEEQT云图中的裂缝发展一致。试验中次裂缝主要在套筒上方的剪力墙主体,先水平延伸再斜向交叉。开裂云图(PEEQT)中的次要裂缝与之对比,其水平延伸长度不足,裂缝过早出现斜向交叉。虽然次裂缝的模拟结果与实验结果并不精确一致,但其整体趋势符合混凝土压弯剪复合作用下开裂的形态。2.5 钢筋应力

有限元模型如图1所示,模型中混凝土采用实体单元(如图2所示),单元尺寸为50 mm,试算结果表明该单元类型以及尺寸的设置可以兼顾计算成本、计算的精度和计算速度,对于裂缝的开展情况也可以获得较理想的结果。模型中套筒采用壳单元S4R,材料属性设置为理想弹塑性,弹性模量为200 GPa,屈服强度为400 MPa。套筒在剪力墙加载过程中,嵌入到混凝土剪力墙中与之共同工作。为保证套筒与剪力墙的连接,将套筒嵌入(Embedded)在混凝土单元中。模型中的钢筋采用桁架单元T3D2,将其嵌入(Embedded)在混凝土单元中,实现钢筋和混凝土的共同工作。为了考虑到钢筋与混凝土之间的粘结滑移,对钢筋的杨氏模量进行了适当的折减[16],本文钢筋杨氏模量为180 GPa。钢筋本构采用各向同性强化三折线模型(如图3),根据材料特性定义屈服应力和极限应力值及其对应的塑性应变。图2 网格划分图

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3510937