RUHPC组合式预制剪力墙受力性能分析

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剪力墙结构已经广泛运用于建筑中,随着建筑工业化的发展,装配式剪力墙是剪力墙结构发展的一个重要方向。RUHPC组合式预制剪力墙结构具有较高的预制程度,采用轻质高强的RUHPC免拆模壳作为后浇节点区域的多功能永久模板。本文研究了RUHPC组合式预制剪力墙的抗弯与受剪承载力,并基于软化桁架模型对其进行参数分析。首先,研究提出了RUHPC拉伸强化效应的数值模型。基于该数值模型计算拉伸强化时钢筋与UHPC的平均应力,提出了钢筋与UHPC考虑拉伸强化效应的拉伸本构。以钢纤维掺量和配筋率为设计参数,开展了RUHPC单轴受拉试验,试验表明在RUHPC单轴受拉纵筋屈服时,UHPC材料中的钢纤维依然能够承担部分拉力。将拉伸强化本构的计算结果再与试验比较,证明拉伸强化本构的有效性。其次,将所提RUHPC考虑拉伸强化效应的拉伸本构应用于软化桁架模型中,基于试验文献拟合了UHPC的软化系数,结合现有UHPC受压本构,提出了UHPC考虑软化的受压本构。基于上述两点,建立了适用于RUHPC材料的软化桁架模型。基于商业有限元软件ABAQUS的UMAT用户自定义材料子程序接口进行了二次开发,将适用于RUHPC材料的软化桁架模型输入ABAQUS中作为材料本构的计算模型。基于该材料本构进行了RUHPC抗剪梁文献试验的有限元模拟,并与试验结果进行了比较,证明了RUHPC材料的软化桁架模型模拟RUHPC受剪试件的有效性。最后,将二次开发的材料本构进行了混凝土与RUHPC剪力墙有限元模拟,并与文献试验进行比较,证明了有限元模型能够准确的描述剪力墙的受剪力学响应。基于该有限元模型,对RUHPC组合式预制剪力墙进行了模拟。并基于模拟结果进行了参数分析,结果表明RUHPC组合节点板能够提高结构的弯剪承载力,增大结构的变形能力。基于塑性极限分析的下限法提出了RUHPC组合式预制剪力墙的受弯承载力公式,基于软化拉压杆模型提出了RUHPC组合式预制剪力墙的受剪承载力计算方法。并基于二次开发后本构进行有限元模拟对受弯承载力公式与受剪承载力计算方法进行了验证。
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