理论教育 可恢复功能波形钢板-混凝土组合剪力墙单元选取

可恢复功能波形钢板-混凝土组合剪力墙单元选取

时间:2023-10-10 理论教育 版权反馈
【摘要】:栓钉单元类型针对组合结构中栓钉的模拟选择单元类型主要有3种:①实体单元;②SPRING2弹簧单元;③梁单元。故本节笔者采用SPRING2弹簧单元与实体单元分别模拟栓钉的受力过程,对比计算结果精度。波形钢板与混凝土界面黏结滑移单元本节采用ABAQUS中弹簧单元SPRING2,作为波形钢板与混凝土界面的黏结滑移单元,来模拟钢板与混凝土界面间的黏结滑移[159]。

可恢复功能波形钢板-混凝土组合剪力墙单元选取

(1)波形钢板与混凝土单元类型

在ABAQUS中提供了完全积分实体单元与减缩积分实体单元,本次模拟波形钢板与混凝土之间纵向剪力传递性能,为了能够较为真实地再现两者间相互受力的真实情况,对波形钢板与混凝土,采用不会发生“剪切自锁”的C3D8R(线性减缩积分)实体单元。因为实体单元可以用来建立任何几何形状、承受任意荷载的模型,按照试验试件真实的几何尺寸进行建模,可以达到更好的分析结果。同时,它对进行位移求解的计算结果较为精确,即使网格存在较大扭曲变形,对分析结果精度也影响不大。

(2)钢筋单元类型

由于钢筋不是主要的研究对象,在混凝土中只是起到加强约束的作用,故选择只能承受拉伸和压缩荷载的两节点三维桁架单元即T3D2。在实际建模操作过程中,通过截面定义钢筋的横截面大小,不定义钢筋与混凝土的黏结作用,采用嵌入的方式完成钢筋骨架的布置。

(3)栓钉单元类型

针对组合结构中栓钉的模拟选择单元类型主要有3种:①实体单元;②SPRING2弹簧单元;③梁单元。

带栓钉型钢混凝土纵向受力性能[156]、钢管混凝土栓钉抗剪性能[157]及栓钉本身受力性能的模拟分析中,都是选择实体单元模拟栓钉,主要是研究栓钉本身或在结构构件中的受力性能。实体单元(Solid Element)模拟结果可以较好地观察栓钉自身的应力云图及变形情况。(www.daowen.com)

当栓钉在研究对象中不是主要部分时,大部分学者都是将其简化成弹簧单元或梁单元进行模拟,由于栓钉连接件的力学性能研究成果已经很成熟,得到了不同参数下栓钉本身的荷载-滑移曲线关系,为利用弹簧单元模拟栓钉提供了理论基础。在组合梁柱、组合剪力墙等结构中利用弹簧单元来布置栓钉能够提高模拟计算的效率和收敛性,计算结果精度也能够达到工程应用的要求。

梁单元模拟栓钉[158]笔者觉得有待商榷,应用梁单元的前提是结构在一个方向上的长度明显大于其他两个方向的长度时并沿着长度方向的应力最重要,即结构横截面的尺寸必须小于轴向尺寸的1/10。栓钉长径比一般都是大于4,但对于普通组合结构构件长径比不会大于10。

故本节笔者采用SPRING2弹簧单元与实体单元分别模拟栓钉的受力过程,对比计算结果精度。

(4)波形钢板与混凝土界面黏结滑移单元

本节采用ABAQUS中弹簧单元SPRING2,作为波形钢板与混凝土界面的黏结滑移单元,来模拟钢板与混凝土界面间的黏结滑移[159]。 SPRING2弹簧单元是两节点间弹簧,可以指定其运动的方向,只需根据试验或参考相关文献得到相应的荷载-滑移关系曲线,就可通过修改INP文件赋予弹簧单元模拟黏结运动的特性。

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