经典案例
  • 有限元分析在机械产品设计的应用
  • 汽车转向机构有限元分析与优化
  • 风力发电机主轴结构强度分析
  • 发动机连杆的强度分析与结构优化
  • 车辆传动轴的强度分析与方案改进
  • 摩托车车架的刚度及强度分析
  • 注塑模具机构强度分析及结构优化
  • 变速箱轴键强度校核及结构改进
  • 挖掘机铲斗有限元计算和强度分析

非承重砌体墙抗震性能的有限元分析

发布于:2018-08-04 20:51
有限元分析

      从国内外历次地震的震害来看,外墙、隔墙、幕墙等非结构构件在近年的强震中遭到的破坏程度,往往比主体结构更加严重,因此造成了很大的经济损失.许多国家越来越重视对非承重墙抗震性能的研究,建认了相应的抗震设计方法。在我国目前所实施的《建筑抗震设计规范》中,对非结构构件提出了更高的设防目标,即“墙体填充材料要考虑结构形式、建筑层数、层间位移等”,并与主体结构一样,“满足三水准的设防目标”。
      运用有限元分析砌体结构,可以弥补试验分析所需要的大量人力、物力和财力的缺点,同时也可以用试验结果在验证有限元算法的准确性后,改变参数,通过计算提供结构更多的反映信息.因此,在砌体结构分析中也陆续引人了有限元方法,并且受到越来越多的重视。不少研究者已经用ANSYS进行了砌体结构有限元分析的研究,并且获得了一些有益的成果。
      对非承重砌体墙的抗震性能进行了研究,通过非承重砌体墙试验,与ANSYS模拟分析的结果进行对比,验证了ANSYS对砌体墙的非线性有限元分析的可靠性。在此基础下,改变影响砌体墙抗震性能的有关因素,对墙体进行进一步的研究分析。
      试验是通过电液伺服加载装置,对砌体墙WA)施加水平低周反复荷载。墙体开裂前,采用荷载控制,并分级加载,接近开裂时减小级差;墙体开裂后,采用位移控制,取开裂墙体的最大位移为位移值,并以该位移值的倍数为级差进行位移控制加载。墙体开裂以前,每级荷载反复一次,开裂后反复两次[f}l,直至荷载下降到极限荷载的85%,认为墙体破坏。
      用面向工程的大型通用有限元分析程序ANSYS对墙体进行分析,其中计算模型采用分离模型,并且不考虑砖与砂浆之间的茹结滑移,将砖与砂浆接触面的所有节点的自由度耦合在一起。为了简化计算,需做如下假设:①砌体材料视为匀质材料;②忽略钢筋和砌体之间的相对滑移;③墙体的底端为固定端支座,顶端为悬臂;④不考虑剪力墙的平面外位移。
      材料模型:ANSYS分析时,砖和砂浆均用三维实体单元SOLID65,该单元是具有塑性、徐变、开裂和压碎等性质的单元。钢筋混凝土整体分布钢筋模式也可用带配筋的SOLID65单元。
      在墙体从开始加载至开裂过程中,开裂荷载和位移的计算结果与试验结果吻合较好;极限荷载和位移的计算值略小于试验值,差值能够控制在10%以内;由于程序未能全部反映实际试验过程中裂缝错动的产生,破坏荷载和位移的计算结果与试验结果相比偏小。
      通过比较计算结果和试验结果可以认为,用ANSYS程序进行非承重砌体墙抗震承载力的非线性有限元分析,具有一定的可靠性,能够反映构件的承载力、位移和破坏特征等基本信息。
      根据上述砌体墙有限元模型参数的设定,笔者模拟了三组墙体,分别考虑了砌筑砂浆强度、混凝土构造柱强度以及墙体中部设置水平拉筋对非承重砌体墙的抗侧承载力以及变形能力的影响。
      运用ANSYS有限元分析App,对不同强度砌筑砂浆的砌体墙进行了非线性有限元分析,得出不同类型墙体各阶段荷载值、位移值和墙体延性比。
      根据非线性有限元分析,得出了不同类型墙体各阶段的荷载值和相应的位移值,并绘出各墙体的荷载-位移曲线。
      通过ANSYS,对不同强度的混凝土构造柱砌体墙的有限元模型进行了非线性分析,得出不同类型墙体各阶段荷载值、位移值和墙体延性比。
      可以清楚地看出:混凝土构造柱的强度对非承重砌体墙的抗侧能力影响不明显。混凝土构造柱主要在墙体开裂以后发挥作用,但最主要的作用还是对砌体结构的约束作用,即避免墙体发生倒塌。
      通过ANSYS有限元App,对中部未设置水平拉筋和中部设置水平拉筋的砌体墙。
      用ANSYS对中部有、无设置水平拉筋的两种构造措施的砌体墙进行非线性有限元分析,得出不同类型墙体各阶段荷载值、位移值和墙体延性比。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
                                                                                                                                                      杭州小鱼儿科技有限企业
                                                                              本文出自杭州小鱼儿科技有限企业www.nataid.com,转载请注明出处和相关链接!

tag标签:
------分隔线----------------------------
------分隔线----------------------------
XML 地图 | Sitemap 地图