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国内外对混凝土剪力墙的研究,可以追溯到很远。迄今为止剪力墙的研究工作已经发展成为许多的形式和种类。20世纪40年代第一片剪力墙试验在美国进行,这片剪力墙是由外框架内包腹板组成,随后又出现了多种截面形式的墙体。试验荷载从简单的承载能力到周期往返荷载,从静力试验到爆破试验等变化。如今,众多学者研究剪力墙的性能从墙体的截面形式、纵横配筋率、材料的强度、配筋的位置、试件的高宽比、轴压比等多个方面进行。
本文通过学习和总结ABAQUS有限元软件对材料特性的模拟,参考由王金昌、陈页开编著《ABAQUS在土木工程中的应用》一书,通过用实体单元模拟混凝土材料,用桁架单元模拟钢筋和预应力筋,并采取降温的方法施加预应力的方式来完成数值模拟试验。
对文献中的几个试件进行有限元模拟,并将有限元计算结果与试验测试结果进行比较,得到如何尽真实的模拟现实试验中材料的特性、不同材料之间的关系、试验的环境等,使得有限元模拟与真实试验能够相吻合。
本论文对几片一字型剪力墙进行数值模拟分析,在普通钢筋混凝土剪力墙的基础上,将端部暗柱内的部分普通钢筋用预应力钢绞线代替,可以提高墙体的屈服强度和承载能力,提高墙体的复位能力。通过配筋率的变化、钢绞线位置的变化、轴压比的变化得到不同的结果,主要结论如下:
(1)因预应力钢绞线的存在,配置钢绞线墙体的延性性能、复位能力、屈服荷载、极限荷载都高于普通钢筋混凝土墙体。
(2)预应力钢绞线越靠近端部屈服钢筋,墙体的屈服荷载、承载能力有所提高,延性性能有所增加。
(3)当轴压比在(0.1-0.5)之间升高,构件的屈服强度、承载能力都有提高的趋势,但是轴压比的增大会减小墙体的延性性能。轴压比的增加,减小构件的强屈比,削弱了墙体承担荷载的能力,使其破坏类型慢慢由延性趋向于脆性。
文中提出了通过变形协调的方法计算剪力墙正截面承载能力的过程,探讨了配置钢绞线剪力墙的施工中的注意事项和钢绞线的连接方法。希望能够给预应力剪力墙的施工带来一定的帮助。