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新型双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能有限元分析研究

2021-07-31甄志禄张玉兰刘永奇高秋利杜颜胜张宇桐

工程建设与设计 2021年12期
关键词:有限元混凝土模型

甄志禄,张玉兰,刘永奇,高秋利,杜颜胜,张宇桐

(1.河北建设集团股份有限公司,河北 保定 071000;2.天津大学 建筑工程学院,天津 300072)

1 引言

双钢板混凝土组合剪力墙是近年来兴起的一种装配式钢结构高层建筑中常用的构件,不仅可以承载水平荷载,还可以作为主要承受竖向荷载的构件;其横截面主要由两侧面层钢板和夹层的内填混凝土组成[1];面层钢板可通过对拉螺栓、肋板等相互连接,也可通过各类抗剪连接件与混凝土相连,进而增强组合剪力墙截面的整体稳定性等性能。

根据以往的研究,双钢板混凝土组合剪力墙具有较高的承载力和良好的延性,但在高层住宅建筑体系中的应用还不够广泛[2]。将其用于住宅建筑中可以做到不露梁、不露柱,增加建筑的使用面积[3]。因此,本文提出了一种新型剪力墙,并建立了其精细化有限元模型,研究钢板厚度和是否布置抗剪栓钉对该剪力墙抗震性能的影响。

2 有限元模型

2.1 有限元模型概述

本文建立了5 组有限元足尺模型,编号为ZHQ1~ZHQ5。墙体高度均为3 000 mm,宽度为1 200 mm,钢板厚度从3 mm变化到6 mm。剪跨比λ 计算如式1 所示。所有钢板均采用Q345B 钢材。采用底部固定、顶部施加面内水平往复荷载的方式研究钢板剪力墙的抗展性能。模型相关参数见表1,尺寸图如图1 所示。

表1 剪力墙试件有限元模型参数 mm

图1 模型尺寸图

式中,h0为剪力墙的计算高度;w 为剪力墙的宽度。

2.2 钢材与混凝土本构关系

2.2.1 钢材本构

钢材本构模型采用弹塑性模型。试件中的钢材采用Q345钢,应力-应变关系曲线一般分为5 个阶段:弹性段、弹塑性段、塑性段、强化段和二次塑性流幅阶段[4]。……

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