新型预制叠合剪力墙非线性有限元分析

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1、2017年2月建材与装饰规划与设计新型预制叠合剪力墙非线性有限元分析李聪姜巍（中机国际工程设计研究院有限责任公司湖南长沙410021）摘要：本文在前人已有试验结果的基础上，采用Marc有限元分析程序的分层壳单元，对新型预制叠合剪力墙在低周往复荷载作用下的力学性能进行了非线性模拟，并与试验结果进行对比分析，结果表明，采用分层壳单元能够较好地模拟新型预制叠合剪力墙，相较于实体模型，应用壳单元模拟新型预制叠合剪力墙结构能够节省大量时间，且能得到较好的滞回结果。关键词：Marc有限元；分层壳单元；叠合剪力墙；力学性能；非线性模拟中图分类号：TU375文献标识码：A文

2、章编号：1673-0038（2017）05-0081-03引言和YDQ2-A轴压比0.2，YDQ1-A轴压比为0.1，均无翼缘一字型叠合板式住宅最初兴起于德国和欧洲其他一些工业发达的结构形式，试件详细编号及类型见表1，试件模板及配筋如图1国家，该种住宅采用预制叠合剪力墙技术建造。预制叠合剪力墙所示。墙体试件所用混凝土强度等级为C30，墙体受力钢筋、剪式由两层预制侧墙板和中间的格构拉结钢筋以及空腔内现浇混凝支架及拉筋的强度等级及材料性能见表2。土而成。预制叠合剪力墙结构技术集构件标准化设计、工厂化加试验时，先施加竖向荷载，竖向荷载由千斤顶一次施加到设工以及装配

3、化施工于一体，极大地简化了设计和施工，且因为工计荷载值，轴压比0.2时设计荷载值取640kN，轴压比为0.1时设业化生产，能够使资源得到最充分的配置和利用，从而节约资计荷载值取320kN。保持竖向荷载恒定，逐级施加水平往复荷载。源，减少环境污染，该种结构技术极大地促进了欧洲住宅建设的试件开裂前用荷载控制，每级荷载增幅40kN，接近预估开裂荷载工业化和产业化。时，荷载增幅改为20kN，墙体纵筋达到屈服前每级荷载循环一近年来，我国从西方引进预制叠合剪力墙技术，一些发达省次，屈服后一位移控制，位移增幅取纵筋达到屈服位移△y的整数份和地区已经开展了较为丰富的研究，对

4、预制叠合板式剪力墙倍，每级荷载循环3次，直到荷载下降到峰值荷载的85%以下停建筑制定了相应的地方性规程[1~3]。南京工业大学和江苏省绿色止加载。建筑工程技术研究中心研发出了一套“节能环保型钢筋混凝土叠合结构体系”[4]。合肥工业大学和合肥住宅产业化基地则通过采用不同边缘约束措施的单片剪力墙低周反复加载试验，研究了叠合板式剪力墙在水平荷载作用下的受力和变形性能，并分析了不同边缘约束措施对剪力墙抗震性能的影响[5]。南京工业大学通过5片预制普通混凝土（NC）墙板内现浇自密实混凝土（SCC）叠合剪力墙试件，2片预制普通混凝土墙板内现浇普通混凝土叠合剪力墙试件的低

5、周反复荷载试验，研究了在不同墙体边缘构件约束形式、轴压比及保温层设置与否等条件下，预制墙板内现浇SCC混凝土和现浇普通混凝土叠合剪力墙的受力全过程、承载能力、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性性能以及耗能能力等[6]。在数值模拟方面，叶献国教授等用CANNY有限元分析软件对2片足尺模型的工字型预制叠合剪图1试件几何尺寸及配筋力墙试件进行了模拟，并分析了其剪切滑移机理[7]。沈小璞教授表1试件主要参数等则用ANSYS软件对T型预制叠合剪力墙进行了水平单调荷载作用下的非线性有限元分析[8]。试件编号轴压比n高度H（mm）长度L（mm）厚度（tmm）

6、墙体结构组成预制墙板+现浇本文采用Marc非线性有限元软件，通过分层壳单元，针对YDQ1-A0.118001400160SCC+预制墙板“一”字型预制叠合剪力墙进行了水平低周往复荷载作用下的非预制墙板+现浇YDQ1-B0.218001400160SCC+预制墙板线性有限元模拟，研究了其在单调水平荷载作用下的受力性能，预制墙板+现浇YDQ2-A0.218001400160SCC+预制墙板+暗柱并与试验结果进行了比较，分析结果与试验结果吻合良好。表明，分层壳非线性单元能够有效模拟新型预制叠合剪力墙结构，表2钢筋的材料力学性能屈服强度fy抗拉强度fu弹性模量Es研

7、究结果能够为预制叠合剪力墙结构设计的简化模拟提供参钢筋类别钢筋位置直径d（mm）（MPa）（MPa）（MPa）考，具有较大的工程实用价值。HPB300桁架钢筋及拉筋6432.7489.12×1051试验概况HRB400墙体分布钢筋10495.3560.92×105HRB400暗柱钢筋14450.156452×105试验数据来自文献[6]。所用墙体的高宽比为1.32，YDQ1-B·81·规划与设计建材与装饰2017年2月2有限元模型采用有限元分析软件MARC对文献[6]试验中的三片剪力墙结构模型进行非线性分析。材料参数：（1）混凝土混凝土材料强度等级为C30，

8、混凝土轴心抗压强度标准值取fck=20.1MPa，轴