考虑叠合面滑移的装配式混凝土构件受力性能数值模拟研究

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随着中国对建筑工业化和住宅产业化的大力推广,装配式混凝土建筑因其具有施工周期短,施工质量易保证,节能环保,大规模推广可降低成本等一系列优点而受到越来越多的关注,目前中国对装配式混凝土结构的试验研究相对较少,因此要使用数值模拟的方法对装配式混凝土结构的受力特点及设计方法进行分析研究。数值模拟又存在混凝土叠合层较难定义的关键技术问题,现有的数值模拟方法均假定预制与现浇混凝土叠合层之间完全结合整体工作,不产生相对滑移,这样的假定增加了结构刚度,使数值模拟计算结果与实际情况相差甚远,为了解决这一难点问题,本文采用非线性有限元数值模拟方法,对预制与现浇混凝土叠合层的相互作用进行模拟,针对结构可能发生的沿叠合面的滑移破坏问题,主要做了以下几方面工作:  (1)依据预制与现浇混凝土之间叠合面的内力传递关系,结合弹塑性力学有限元法的基本理论,得到考虑预制与现浇混凝土叠合层粘结滑移的装配式混凝土非线性有限元数值模拟方法。  (2)以装配式结构数值模拟方法为基础,在预制与现浇混凝土叠合面插入有限元分析软件中线弹性弹簧单元COMBIN14组成的三维联结单元单元模拟两者相互作用,建立装配式混凝土结构三维弹簧联结模型。  (3)对21根叠合梁与7个框架节点的试验研究,采用本文所提考虑叠合面粘结滑移的三维弹簧联结模型对梁的正截面受弯、斜截面受剪,框架节点的滞回曲线、承载力退化、延性性能等重点指标进行数值模拟研究。  研究结果表明:采用弹性力学有限元法基本理论原理,基于有限元分析软件线弹性弹簧单元对混凝土叠合面滑移进行数值模拟研究,计算结果满足计算精度要求,该考虑叠合面滑移的三维弹簧联结模型建模方法是可行的,可以解决预制装配式结构构件数值模拟方法问题,为今后装配式混凝土结构的数值模拟方法进一步深化提供了科学依据。
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