[發明專利]裝配式建筑預制構件結構力學性能的有限元分析研究方法

有效

• 申請號: 201910303922.2
• 申請日: 2019-04-16
• 公開（公告）號: CN110008625B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 李敬華
• 申請（專利權）人: 廣東華坤建設集團有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/13;G06F111/04;G06F119/14
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 吳肖敏

1.裝配式建筑預制構件結構力學性能的有限元分析研究方法，其特征在于：包括輕質組合結構力學性能的有限元分析方法與裝飾立柱結構力學性能的有限元分析方法，

所述輕質組合結構力學性能的有限元分析方法包括以下步驟：

S1：建立有限元模型并對其進行模擬試驗，采用混凝土損傷塑性模型，根據其結構特點，混凝土采用方形鋼管約束下混凝土本構關系，根據試件的幾何尺寸，對結構各部件進行建模，模擬試驗中組合結構所承受的水平荷載與豎向荷載，在模擬中通過邊界條件保留上端方向自由度，將水平低周往復荷載簡化為水平單向按位移控制的分步加載，在有限元分析模擬加載時，定義三個分析步；

S2：得出有限元模擬結果并分析，該結構混凝土墻體在位移角達到約1/100時，達到峰值荷載，作為第一道抗震防線破壞，之后鋼管框架承載力還未達到峰值，框架與鋼筋網架形成第二抗震道防線承受荷載，墻體破壞后，框架與鋼筋作為第二道防線承擔大部分荷載；

S3：得出結論，該結構在承受地震荷載中具有明顯的兩道抗震防線，其中作為第一道防線的混凝土墻板在進行加載的前期階段承擔大部分的水平荷載，墻體發生剪切破壞，逐漸退出工作，水平荷載向框架及鋼筋骨架組成的第二道抗震防線轉移，最后框架梁、柱端局部屈服并出現較大塑性變形，呈彎曲破壞，在結構的加載過程中整體呈現出兩階段性；

所述裝飾立柱結構力學性能的有限元分析方法包括以下步驟：

S4：分析傳統計算方法，幕墻豎向裝飾翼通過螺釘固定在幕墻立柱上，裝飾翼通過3個支臂連接到開口截面鋁合金立柱上，按照傳統計算方法可得，再考慮傳遞到立柱上的側向荷載引起的立柱弱軸受彎，立柱的綜合應力大于其強度設計值；

S5：進行試驗研究，實際工程中豎向裝飾翼通過螺釘連接在開口截面鋁合金立柱上，且開口截面立柱與玻璃板塊連為一體共同受力，為準確分析裝飾翼在側向荷載作用下立柱的受力情況，分別對兩種工況進行相應的試驗研究和數值分析，設計1:1的單元體板塊，研究帶玻璃面板立柱的變形并驗證有限元分析模型的正確性，試驗中對半閉口截面立柱進行試驗測試，比較半閉口截面立柱和開口截面立柱的受力性能；

S6：提出設計建議，通過試驗研究和有限元數值模擬可知，在分析帶豎向裝飾翼立柱的受力性能時，將框架作為豎向裝飾翼的固定端，在側向荷載作用下，僅分析裝飾翼本身的結構強度和裝飾翼與立柱的連接強度；

S7：得出結論，傳統計算方法所得立柱應力大于其設計強度，與實際工程應用情況不符；實際工程中，橫梁、立柱和玻璃面板形成整體剛度較好的框架，裝飾翼在側向荷載作用下，進行受力分析時將整體結構作為豎向裝飾翼的固定端，僅分析裝飾翼本身的結構強度和裝飾翼與立柱的連接強度；在設計中應對裝飾翼和立柱的連接部位進行加強；由于是單元板塊整體受力，立柱型材是否采用閉口形式，對立柱抗扭作用不明顯；裝飾翼扭轉引起的立柱和玻璃之間的結構膠應力增加不明顯。

2.根據權利要求1所述的裝配式建筑預制構件結構力學性能的有限元分析研究方法，其特征在于：所述S1中的三個分析步為初始分析步，及后續分析步Step-1，Step-2。

3.根據權利要求1所述的裝配式建筑預制構件結構力學性能的有限元分析研究方法，其特征在于：所述S1中各部件主要包括邊框梁柱、混凝土墻、鋼筋及網架、水平荷載加載頭及分配梁。

4.根據權利要求1所述的裝配式建筑預制構件結構力學性能的有限元分析研究方法，其特征在于：所述S1中的“邊界條件”定義中柱腳設為完全嵌固，即約束柱腳下表面所有節點的全部自由度。

5.根據權利要求1所述的裝配式建筑預制構件結構力學性能的有限元分析研究方法，其特征在于：所述S4中開口截面鋁合金立柱截面扭轉模量It=3823mm4，裝飾翼所承受的側向荷載為2.0kN/m2，其寬度為350mm，高度為4m，荷載作用點力臂取244mm，幕墻立柱壁厚t=3mm。

6.根據權利要求1所述的裝配式建筑預制構件結構力學性能的有限元分析研究方法，其特征在于：所述S5中兩種工況分別為對帶玻璃面板立柱的試驗及分析與對不帶玻璃面板立柱的試驗及分析。