钢筋混凝土无洞叠合墙体非线性有限元分析

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发布时间：2021-09-13

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钢筋混凝土无洞叠合墙体非线性有限元分析
王滋军fI2，刘伟庆 z，卢吉松1,2
(1．南京工业大学，江苏南京210009；2．江苏省绿色建筑工程技术研究中心，江苏南京210009)
摘要：在试验研究的基础上，运用有限元分析程序ANSYS对钢筋混凝土无洞叠合墙体进行非线性分析。通过建立合理的力学模型，
模拟分析了叠合墙体的裂缝开展与分布、承载能力、破坏模式等方面的特点和规律，并与试验结果进行对比验证。有限元值与试验值吻合
较好，说明本研究在进行有限元分析时所选择的计算模型、材料本构关系、破坏准则等较为合理的，可以应用于叠合剪力墙的进一步分析
研究，弥补试验研究的局限性。剪式支架能使钢筋混凝土叠合剪力墙的预制部分与现浇混凝土形成整体，共同工作，承受外部荷载。
关键词：无洞叠合剪力墙；有限元分析；抗震性能；节能
中图分类号： TU528．叭文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2012)01—0018-03
Nonlinear finite element analysis on composite reinforced concrete shear walls without opening
WANGZi-jun ，LIU Wei-q血培1,2 LUJi—song
(1．Nanjing University ofTechnology，Nanjing 210009，China；2．Green Building Research Center ofJiangsu Province，Nanjing 210009，China)
Abstract： Baseduponthe experimental studies，nonlinearfinite element analysison composite reinforced concrete shearwallwithoutopeningby
using finite element software ANSYS Was comprehensively studied．Based on the reasonable mechanics models and methodologies，the seismic
behavior was researched for the wall structure on the horizontal loading test．The crack expansion，failure mode were discussed．The prefabricated
parts and the cast—in—situ concrete parts ofthe composite reinforced concrete shear walls could work together in coordination very well under loading．
Key words： composite shear wall without opening；finite element analysis；seismic behavior；energy saving
0 引言
目前，我国建筑仍以混凝土结构、砌体结构及混合结构体
系为主，在实施建筑节能时通常采用外墙贴附保温隔热系统构
造的方式，但是这种保温隔热系统的使用寿命短，难以实现与
建筑物同寿命，并且节能效果受施工质量影响较大，后期维护
保养费用较高。南京工业大学和江苏省绿色建筑工程技术研究
中心博采众长，经过2年多的时间在德国应用相对较为成熟的
叠合结构体系的基础上研发了“节能环保型钢筋混凝土叠合结
构体系”(以下简称“叠合结构体系”)[1，如图1、2所示。该结构
体系既实现节能与结构一体化，达到保温隔热体系与建筑结构
同寿命，又能取代传统的现浇混凝土施工工艺，实现建筑工业
化，顺应绿色施工的潮流。因为德国的建筑结构一般是不考虑
抗震的，而我国是地震多发地区，大多数建筑物需要抗震设防，
所以不能简单照搬德国技术，而是在其基础上进行改进，使之
能够符合我国的抗震设防要求。
叠合结构体系该结构体系从设计概念上属于剪力墙结构
体系，但是由于钢筋混凝土叠合剪力墙(以下简称“叠合剪力
墙”)是由预制空心墙体或复合保温层的预制空心墙体在施工现
场二次浇筑混凝土叠合而成的，与钢筋混凝土全现浇剪力墙(以
下简称“普通剪力墙”)相比，叠合剪力墙整体工作性能及抗震
性能等均须通过试验加以验证。本课题组先后开展了不同形式
⋯ 架二
(a)无保温层的预制墙体 (b)含有保温层的预制墙体
图1 预制墙体示意图
的叠合剪力墙模型的低周反复荷载试验，重点研究了叠合剪力
墙的受力变形特征与破坏形式、承载能力、滞回性能、延性、刚
度等抗震性能，并与普通剪力墙的受力性能进行对比分析，同时
还考察剪式支架(或“格构式钢筋”)能否保证现浇混凝土与预
制部分形成整体，共同工作。
由于经费资金及试验条件等制约，试验所涵盖的测试、研
究内容必然也难以面面俱到，只能在已取得试验研究的基础
上辅以计算模拟等手段来进一步深入研究。本研究运用有限
元分析程序ANSYS对叠合墙体进行非线性分析，通过建立合
理的力学模型，模拟分析叠合墙体的抗震性能，裂缝开展与
分布、应力应变特点、破坏模式等方面的特点和规律，并与试
验结果进行对比验证，为该结构体系的计算模拟分析研究提
供参考借鉴。