预制混凝土剪力墙非线性有限元分析

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建筑产业化是我国住宅发展的必由之路,预制剪力墙结构是一种适用于产业化住宅的有广阔应用前景的结构形式。与现浇剪力墙结构相比,预制剪力墙结构在建造过程中会形成水平和竖向接缝,这些接缝的可靠连接是保证结构整体性和安全性的关键。为此,本文针对预制剪力墙的水平接缝进行广泛的有限元模拟分析,以探明水平接缝对预制剪力墙结构抗震性能的影响。  本文的主要工作如下:  1)搜集、整理并分析现有已经完成的的预制剪力墙相关试验和理论分析的成果。  2)利用ABAQUS软件对已完成的浆锚搭接试验、套筒连接预制剪力墙试验和浆锚搭接预制剪力墙试验进行模拟。  3)在经过验证的有限元分析模型的基础上,研究了轴压比、槽键和剪跨比对三类预制混凝土剪力墙(浆锚搭接、套筒连接和型钢连接)受力性能的影响。  4)建立预制剪力墙结构模型,并进行多遇地震和罕遇地震作用下的动力时程反应分析,并分析水平缝位置对结构抗震性能的影响。  本文的主要结论如下:  1)通过ABAQUS软件可以实现对预制剪力墙结构从构件到结构层次的模拟分析。  2)同现浇剪力墙一样,随着轴压比的增大或者剪跨比的减小,三类预制剪力墙均是承载力提高、延性变差以及耗能能力下降;槽键的设置,对三类预制剪力墙的承载力影响情况不具有规律性;在一定程度上会加重混凝土的损伤,并且如果槽键数量少,剪力墙中下部混凝土损伤将会加剧,对于同类的预制剪力墙,第二类的槽键模型的抗震性能优于第一类槽键模型;型钢连接方式可以显著改善剪力墙的受力性能,承载力更高、延性和耗能能力更好,其他两种预制剪力墙的力学性能同现浇墙相似;剪力墙采用预制连接方式后,混凝土的损伤情况有所变化,建议对纵向钢筋连接区域和竖向分布钢筋连接区域加强构造措施。  3)预制剪力墙结构能够满足多遇和罕遇地震作用下的变形和强度要求;剪力墙预制以后,可以提高结构的抗震性能;具体的预制剪力墙水平缝位置对结构的地震反应的的宏观指标影响较小,对结构总剪力在框架和剪力墙的分配有一定的影响。建议,预制剪力墙水平缝位置宜设置在楼板以上,顶层楼板宜与预制剪力墙采用现浇连接。
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