[笔记] 装配式剪力墙墙脚连接建模对比 (Comparison of Modeling for Wall Foot Connection of Prefabricated Shear Wall)

实干、实践、积累、思考、创新。


来自小伙伴 郑依力 的软件笔记整理。

(图1 模型立面示意)

  • 研究背景

装配式剪力墙墙脚一般采用地脚螺栓连接,为明确地脚螺栓受力,我们在软件中建立了5个同样尺寸的单片墙(Type1~Type5),对比墙肢内力,墙脚反力以确定合理的建模方式。

(图2 三维示意)

  • 案例基本参数

墙肢尺寸:3200*3800*200 (L*H*t)

墙角螺栓间距:800mm

墙单元:壳单元

约束:墙脚-Ux、Uy、Uz; 墙顶-Uy

荷载:自重(DL)、10KN-地震力(Ex)

模型细节

编号
No.
分割

Divide

网格划分

Mesh

Type1 None None
Type2 None 800mm
Type3 None 1*4 (Nv*Nh)
Type4 4*1 None
Type5 4*1 800mm

(图3 侧向荷载加载示意)

  • 计算结果

图4.1 DL-Fz 恒载竖向反力

图4.2 Ex-Fz X向地震支座竖向反力

图4.3 Ex-Fx X向地震支座X向反力

图4.4 DL-F22 恒载竖向应力

图4.5 Ex-F22 X向地震竖向应力

图4.6 Ex-F12 X向地震水平剪力

  • 小结

Type1 建模方式无分割,无网格划分,墙底反力只出现在模型两端,和需求不相符,排除;

Type3 建模方式无分割,只考虑竖向间距800mm进行网格划分,墙底在单元节点位置均有反力,图4.2 基底Ex剪力不均匀,内力分布不合理,排除;

Type4 建模方式考虑竖向间距800mm进行分割,无网格划分,墙底在单元节点位置均有反力,图4.2 基底Ex剪力不均匀,内力分布不合理,排除;

Type2 建模方式无分割,按800mm的单元大小自动划分网格,墙底在单元节点位置均有反力,内力分布较为合理,可行;

Type5 建模方式考虑竖向间距800mm进行分割,按800mm的单元大小自动划分网格,墙底在单元节点位置均有反力,内力分布较为合理,可行;

详细考虑Type2 与 Type5建模方式:

结果评判:Type2 与 Type5 建模方式反力结果(图4.1~4.3)接近,内力结果(图4.4~4.6)由于侧向荷载加载方式不同,Type5 内力相对Type2更均匀。结构上判断以上两种建模方式均可行。

通用性判断:Type2 建模方式约束为网格单元节点,为得到间距800mm的地脚螺栓反力,网格划分大小只能采用800mm网格,如果想提高设计精度(速度)采用更小(大)网格进行分析,则会出现约束间距<(>)800mm的情况,与需求不符。Type5 建模方式可以避免Type2 建模方式的上述问题,推荐采用。

PS. 关于Type5 网格划分大小调整后需要怎么避免自动产生约束呢?这是问题的关键,这里主要是利用了软件面对象的自动边束缚功能的设置,大家可以尝试下。


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