螺栓连接装配式墙板结构连接节点本构模型及体系建模方法

熊峰; 吴朝安; 冉明明; 钟亚超; 王宇豪

工程科学与技术 ›› 2025, Vol. 57 ›› Issue (01) : 145 -156.

熊峰, 吴朝安, 冉明明, 钟亚超, 王宇豪

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摘要

螺栓连接装配式墙板结构体系具有建造快速、施工便捷、连接可靠、可拆卸和可修复等优势，适合低多层乡村住宅建筑，近年来工程应用逐渐增多。该体系预制墙板之间采用离散的干式螺栓连接，受力时接缝处产生滑移变形，与传统的现浇剪力墙结构或湿法连接的剪力墙结构存在本质区别，为了分析结构体系的整体性，建立适合该结构体系的“非等同现浇”的抗震设计方法具有重要意义。本文结合已进行的螺栓连接节点轴向拉伸试验和剪切试验，提出螺栓连接节点拉伸和剪切的本构模型。在此基础上，将单个螺栓连接节点简化为3个平动自由度（x、y、z）的非线性弹簧，模拟连接节点的力学行为，建立简化计算模型。借助螺栓连接预制墙板的拟静力试验结果验证了螺栓连接节点简化模型的有效性，显示可用于分析结构体系的抗震性能。基于节点简化模型，依托Midas Gen软件，提出了螺栓连接装配式墙板结构体系的建模方法。以实际工程为例，建立了该结构的设计模型，并进行在小震、中震作用下的弹性分析及大震作用下的弹塑性时程分析。结果表明：在各地震工况下，螺栓连接装配式墙板结构体系侧向位移较小，层间位移角分别小于弹性位移角限值的1/1 200和弹塑性层间位移角限值的1/120，符合规范要求，螺栓连接节点承载力满足抗震需求，墙板角部混凝土没有被压溃，说明螺栓连接装配式墙板结构体系抗震性能优越。研究成果可为螺栓连接装配式墙板结构体系的工程建设提供设计依据，为该新型结构体系的推广奠定理论基础。