密肋复合板结构非线性有限元模型研究

作     者：王昆鹏 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙静

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：装配式建筑 密肋复合板结构 单轴滞回本构模型 等效单轴应变 平面本构模型 分层壳模型 纤维-分层壳模型 

摘      要：装配式建筑的快速发展和应用为社会带来了巨大的经济效益,同时也在很大程度上减轻了建筑对环境造成的污染,是建造方式的一次重大变革。密肋复合板结构是由预制密肋复合墙板、现浇连接构件和楼板组合而成的新型装配式结构体系。其中,核心预制构件密肋复合墙板是以截面较小、配筋较少的钢筋混凝土肋柱、肋梁为肋格,内部嵌以轻质加气混凝土砌块预制而成;现浇连接件主要包括隐形框柱、连接柱和暗梁等部分。密肋复合板结构的材料构成丰富、连接方式多样、受力关系复杂,因而数值分析逐渐成为准确预测该类结构或构件在地震等往复荷载作用下受力性能、评估其动力特性的重要手段。本文基于大型通用有限元软件ABAQUS的二次开发平台,开发了钢筋、混凝土的单轴滞回本构模型;基于等效单轴应变理论,开发了砌体、混凝土的平面滞回本构模型;将平面材料模型集成于分层壳单元模型中,并应用于砌体填充墙和钢筋混凝土剪力墙等空间构件的非线性分析;最后,对密肋复合板结构进行建模分析。主要内容如下:(1)基于ABAQUS的二次开发接口 VUMAT开发了钢筋、混凝土的单轴滞回本构模型,并将其与纤维梁单元相结合,同时结合BAC模型(剪力墙宏观梁柱模型),提出了密肋复合墙板纤维分析模型。在该模型中,采用纤维模型模拟墙板的外框和肋格,采用BAC模型模拟填充砌体,分析结果验证了该模型的准确性。(2)基于等效单轴应变原理,开发了砌体、混凝土的平面滞回本构模型,通过实际算例验证了该模型在分析平面应力问题时的适用性与准确性。并将平面模型与纤维模型相结合,提出了密肋复合墙板纤维-平面分析模型。(3)将平面材料模型集成到分层壳单元模型中,采用分层壳模型对砌体和剪力墙等空间构件进行弹塑性分析。最后,提出了密肋复合板结构纤维-分层壳多尺度分析模型,并对密肋复合板结构进行动力特性分析。