干法连接多层墙板结构性能有限元分析

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相比传统现浇结构而言,装配式混凝土结构能缩短建造周期、节约建筑材料、减少建筑垃圾、提升建筑品质,近年来在国内建筑市场得到大力推广和应用。本文针对一种干法连接多层混凝土墙板结构体系,依托有限元分析研究,给出其关键连接节点简化的力学本构,并对相应的接缝抗剪性能进行了研究,分析了该新型结构体系的抗震性能,主要研究内容及成果如下:(1)深入研究高强螺栓连接节点的抗剪本构关系,分析其弹性、滑移、强化和屈服等各个阶段受力机理,提出高强螺栓连接节点的有限元分析简化模型。简化模型采用非线性弹簧单元模拟螺栓受剪性能。分析表明,简化模型和精细化三维实体单元模型有限元分析结果较为吻合,验证了本文建立连接节点有限元分析简化模型的有效性和准确性。(2)采用简化分析模型和精细三维实体单元模型,对带水平缝混凝土墙板的力学性能进行有限元分析。两种模型试件尺寸、材料强度等关键参数保持一致,两者分析得到的试件荷载-位移曲线、极限承载力等结果吻合良好,验证了连接节点有限元简化建模应用于干法连接墙板结构的合理性和可行性。在此基础上进行参数分析,分析了轴压比、高强螺栓规格及连接件数量等不同参数对带接缝墙板受力性能的影响作用。(3)对预制墙板间的接缝抗剪机理进行理论分析,参考已有的混凝土技术规范,提出适合本文干法连接混凝土墙板结构接缝抗剪承载力的计算公式,并讨论了接缝抗剪设计方法。在精细三维实体有限元分析结果的基础上,通过理论分析和计算,推导出墙板水平抗剪承载力理论计算公式。(4)应用ETABS建立一个四层干法连接混凝土墙板算例结构的宏观有限元分析模型。算例模型中采用本文提出的有限元简化模型模拟连接,分层壳单元模拟混凝土墙板和楼板。采用弹性分析和非线性动力弹塑性分析方法,探讨了干法连接混凝土墙板结构的整体抗震性能。
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