嵌入式基础的叠合式地下室外墙板的平面外受弯性能试验和ANSYS参数分析

摘要

随着我国住宅产业化的发展,预制结构受到人们越来越多的关注。叠合板式钢筋混凝土墙板是一种由两层预制混凝土板与格构钢筋组成的新型预制形式,其墙板与基础之间的水平拼缝一般通过竖向插筋的方式连接。但当这种预制墙板应用在地下室外墙板时,土的侧压力会对墙板产生平面外的弯矩,传统水平拼缝的连接方式会使叠合墙板底部截面有效高度减小,其受弯承载力和抗弯刚度明显降低,同时也可能产生渗水破坏,对地下室的正常使用带来极大的影响。针对这种缺陷,本文研究主题依托国家自然科学基金项目(半装配式钢筋混凝土叠合墙板结构抗震性能和设计方法的研究50908071),参照现有杯口基础的形式将预制墙板嵌入凹形基础加以改进,通过对比两组四个不同嵌入深度的叠合式地下室外墙板平面外静力受弯性能试验模拟土压力对地下室外墙的工况,研究和评估采用嵌入式基础的叠合式地下室外墙板的破坏机制、薄弱部位以及承载力和变形能力等。
　　试验结果表明嵌入深度影响叠合式地下室外墙板的破坏形式:嵌入深度较小的一组试件W-3和W-4,基础嵌固端因为锚固长度不足发生钢筋粘结滑移从而基础出现抗拉冲切破坏;嵌入深度较大的一组试件W-1和W-2,基础的锚固作用牢固故墙板跨中塑性铰达到转动极限而破坏,而基础保持完好。同时试验也表明预制墙板与核心区现浇混凝土能够共同工作,叠合面裂缝较少,整体性较好。
　　在试验的基础上进行ANSYS的数值模拟和参数分析,数值模拟的结果与试验吻合良好,故有限元分析中所选的参数和模型是可靠的。参数分析中将土压力的作用方式加以简化,取反弯点以下的墙板进行分析,针对嵌入深度、杯壁厚度、杯底厚度、纵筋配筋率和摩擦系数五个参数进行20个模型的模拟。模拟结果表明嵌入深度是影响叠合式地下室外墙板受弯承载力的主要因子,将理论承载力公式进行嵌入深度的修正,其修正后的理论值与模拟值误差很小,参数分析具有一定准确性。
　　对于嵌入式基础的嵌入深度的合理设计,本文结合我国和欧洲的规范要求,建议叠合式地下室外墙板的嵌入深度He取值为1.0h—1.2h,h为叠合墙板的墙厚。考虑一定的构造要求,杯底厚度t2≥150mm,而杯壁厚度取值范围为150mm≤t1≤250mm。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2 预制装配式结构研究和应用现状

1.3 嵌入式基础的研究现状

1.4 本文主要内容

第二章 嵌入式基础的叠合式地下室外墙板平面外受弯性能试验

2.1试件设计及制作

2.2 试验方案

2.3 试验现象

2.4 试验结果分析

2.5 结论

第三章 嵌入式基础的叠合式地下室外墙板ANSYS数值模拟分析

3.1 ANSYS软件概述

3.2试件有限元模型的建立

3.3 有限元分析结果

3.4 结论

第四章 嵌入式基础的叠合式地下室外墙板平面外受弯性能的参数分析

4.1 参数分析的相关说明

4.2 参数分析的模型选取

4.3 有限元模型分析

4.4经验公式推导

4.5合理嵌入深度的确定

4.6结论

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献