• ISSN 0258-2724
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承重型3D板墙体抗震性能数值模拟

黄群艺 梁东 黄艳霞 芮奕

黄群艺, 梁东, 黄艳霞, 芮奕. 承重型3D板墙体抗震性能数值模拟[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(5): 982-988. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.015
引用本文: 黄群艺, 梁东, 黄艳霞, 芮奕. 承重型3D板墙体抗震性能数值模拟[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(5): 982-988. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.015
HUANG Qunyi, LIANG Dong, HUANG Yanxia, RUI Yi. Numerical Analysis on Seismic Performance of Load Bearing 3D Walls[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(5): 982-988. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.015
Citation: HUANG Qunyi, LIANG Dong, HUANG Yanxia, RUI Yi. Numerical Analysis on Seismic Performance of Load Bearing 3D Walls[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(5): 982-988. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.015

承重型3D板墙体抗震性能数值模拟

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.015
详细信息
    作者简介:

    黄群艺(1986—),男,博士,讲师,研究方向为装配式结构抗震,E-mail: hqy1986@home.swjtu.edu.cn

    通讯作者:

    梁东(1977—),男,副教授,研究方向为工程经济与项目管理,E-mail: liangdong@home.swjtu.edu.cn

  • 中图分类号: TU311.3

Numerical Analysis on Seismic Performance of Load Bearing 3D Walls

  • 摘要: 为研究承重型3D板墙体的抗震性能,同时考虑单纯采用拟静力等抗震性能试验存在试验周期较长、成本较高等问题,采用有限元分析方法对承重型3D板墙体的抗震性能进行模拟计算,并将计算结果与试验结果进行对比,在验证数值模型准确合理的基础上,进一步分析高宽比、混凝土层厚度及强度对其抗震性能的影响,以此节约试验时间和成本. 研究结果表明:随着高宽比的增大,构件趋于弯曲破坏,有利于增加构件的延性及耗能能力. 增加混凝土层厚度对墙体极限承载力具有一定的提高作用,当单侧混凝土层厚度由30 mm增加至40、50 mm时,墙体极限承载能力由208 kN增加至253、279 kN;墙体的极限承载能力随着混凝土层强度的提高略有提升,当混凝土层强度由C25增加至C30、C35时,构件的极限承载力由236 kN增加至253、260 kN.

     

  • 图 1  试件主要尺寸

    Figure 1.  Size of specimens

    图 2  试件配筋

    Figure 2.  Reinforcement of specimens

    图 3  试件骨架曲线对比

    Figure 3.  Skeleton curves of the experimental and simulating results

    图 4  W1混凝土裂缝分布(单位:kN)

    Figure 4.  Concrete cracks of W1 (unit:kN)

    图 5  W1现场破坏

    Figure 5.  Site failure of W1

    图 6  弹性阶段

    Figure 6.  Elastic stage

    图 7  屈服阶段

    Figure 7.  Yield stage

    图 8  极限阶段

    Figure 8.  Limit stage

    图 9  破坏阶段

    Figure 9.  Failure stage

    图 10  H : L = 1 : 2试件W1混凝土应力云图

    Figure 10.  Concrete stress of W1 which H : L = 1 : 2

    图 11  H : L = 1 : 3试件W1混凝土应力云图

    Figure 11.  Concrete stress of W1 whichb H : L = 1 : 3

    图 12  H : L = 2 : 1试件W1混凝土应力云图

    Figure 12.  Concrete stress of W1 which H : L = 2 : 1

    图 13  不同混凝土层厚度试件骨架曲线

    Figure 13.  Skeleton curves of specimens with different concrete thickness

    图 14  不同混凝土强度试件骨架曲线

    Figure 14.  Skeleton curves of specimens with different concrete strength

    表  1  混凝土材料属性的设置参数

    Table  1.   Material attribute of concrete

    强度
    /MPa
    密度
    /(kg•m–3
    杨氏模量
    /(kN•mm–2
    泊松比 膨胀角
    /(°)
    偏心率 fb0/fc0
    32 2 400 30 0.2 35 0.1 1.16
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    表  2  受压时混凝土损伤塑性参数

    Table  2.   Parameters of concrete damaged plasticity model when concrete in compression

    屈服应力/MPa 非弹性应变/ × 10–6 损伤因子
    16.543 0 0
    18.054 280.476 0.175
    19.077 393.373 0.215
    19.707 519.316 0.253
    20.034 655.372 0.290
    20.130 799.061 0.325
    19.645 110.899 0.392
    $\vdots$ $\vdots$ $\vdots$
    29.423 14 216.000 0.918
    28.814 14 508.100 0.920
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    表  3  受拉时混凝土损伤塑性参数

    Table  3.   Parameters of concrete damaged plasticity model when concrete in tension

    屈服应力/MPa 非弹性应变/ × 10–6 损伤因子
    2.010 0 0
    1.882 510.000 0.257
    1.597 88.900 0.388
    1.359 125.257 0.485
    1.233 148.403 0.534
    1.129 170.833 0.575
    1.003 203.447 0.624
    $\vdots$ $\vdots$ $\vdots$
    0.325 917.409 0.892
    0.320 936.506 0.894
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    表  4  钢筋材料属性基本参数

    Table  4.   Material attribute of steel

    钢筋规格 屈服强度/MPa 极限强度/MPa
    Φ8 420 540
    Φ12 395 460
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    表  5  混凝土应力计算结果与试验对比

    Table  5.   Comparison of concrete stress between ABAQUS calculation and test result

    加载阶段 试验结果 计算结果
    弹性阶段 未产生裂缝,整体完好. 整体应力较小,墙体底部两端应力稍大
    屈服阶段 裂缝逐渐增多,混凝土少许脱落,裂缝呈“菱形”
    分布.
    应力急剧增大,沿对角线方向由下往上逐渐减小,并向上发展扩散.
    极限阶段 墙体变形迅速增加,塑性变形明显. 混凝土应力达到最大.
    破坏阶段 墙体底部受压区的混凝土产生酥裂,受拉区混凝土
    明显开裂,并与基础梁脱离,导致变形急剧增大,
    试件宣告破坏.
    混凝土应力随之下降,墙体变形急剧增大,计算不能收敛,试件宣告破坏.
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  • 收稿日期:  2017-07-12
  • 刊出日期:  2018-10-01

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