英语原文共 7 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
Ramin Vagheia, Farzad Hejazia*,Hafez Taheria, Mohd Saleh Jaafarbr and Abang Abdullah Abang Alic
Civil Department, Engineering Faculry, University Putra Malaysia, Serdang, Malaysia
University Putra Malaysia, Serdang, Malaysia Housing Reseach Centre, Engineering Faculry, University Putra Malaysia, Serdang, Malaysia
摘要
建筑业通过实施工业化建筑系统（IBS）不断向工业化方向发展。IBS结构是由楼板、墙、柱、梁和屋顶通过正确的连接方式在现场装配，并形成最终体系的结构。本文是有关预制墙连接受到平面外地面运动影响下的研究。为此，使用有限元建立预制墙连接的三维有限元模型。考虑到钢筋和混凝土的屈服，模拟混凝土结构和预制混凝土结构以及钢筋和混凝土之间的相互作用是非线性应力应变的。模型受到侧向地面运动的影响，连接性能通过应力、变形和绝对塑性应变来评估。
关键词：工业化建筑系统（IBS），预制混凝土连接，有限元分析
第1章 介绍
目前，工业建筑系统（IBS）和之前相比受到了更多的关注。实际上，这一发展时期将是许多公司间的切入点。事实上，新技术和工程技术的改进、新的结构体系和材料促使了工业建筑的发展[1]。
许多国家在尝试发展工业建筑系统。在英国，现代建筑方法（MMC）被定义为提供有效策略的技术，以最少的时间进行更多的生产。它包括预制方法，场外生产和建筑物胶印制造[2]。在马来西亚，工业建筑系统（IBS）的术语被用于在可控环境条件下生产构件的过程，运输，并在主要地点生产组件[3]。
工业化建筑系统是代表预制的概念，它已被广泛用作研究人员的共同理解[3-6]。与建筑施工相关的预制混凝土构件最常见的应用是墙体。预制混凝土墙为中低层商业和工业建筑提供了极好的功能。它们相对容易制造，高效，耐用且令人满意。最大的挑战是严重横向负荷下地震或风激励下的连接行为和可能的失效[7-10]。不同研究人员已经研究了各种类型的预制连接。Birkeland发现，为避免损坏，所有潜在的失效面必须由钢材支撑。在预制工作中，这些平面可以在构件之间，也可以在构件之内。对于前者，连接本身必须提供必要的强度。对于后者，钢通常是钢筋，为此，必须在潜在的破坏面两侧提供足够的锚固[11]。
预制混凝土墙的最重要的部分是两个墙之间的连接，这确保了预制墙系统荷载传递的连续性。Waddell声称，在IBS结构中的连接或节点，用于将预制构件彼此连接，并将预制构件连接到结构框架，如浇注式混凝土，钢筋或砌体[12]。 Chakrabarti等人发现，虽然地面水平接缝被认为是结构系统中的薄弱环节，但由于施加在接头上的正常压力，它们比垂直接缝更硬。这是由于墙板和其他叠加载荷的自重引起的[13]。Frosch研究了预制构件中经常需要的离散混凝土构件彼此的连接，并且认识到实际的剪力键设置（对齐以及间距）对于特定峰值能力没有显著影响，在剩余效能内没有影响。此外，他发现受到了水泥和混凝土板之间相对强度的影响[14]。
Ong建议，在一对一水平环路连接中，环路重叠长度的增加，内径的减小或环路的重叠间距导致测试的预制试样的弯曲强度增加[15]。Al-Aghrabi等人在可逆准静态循环加载下测试了两种墙板连接的结构性能[16]。
基于广泛的文献，大多数研究人员评估的是不同的联系；然而，他们中的大多数在他们的模拟中简化了几何或本构模型方面的连接。这项研究的主要目的是通过考虑材料的非线性性能和部件的实际几何结构，分析侧向载荷作用下预制墙连接的反应。
第2章 墙体间的连接
在这项研究中，预制混凝土连接的三维有限元模型及其与两块调节混凝土板的相互作用通过左侧板上侧的横向位移的增量来模拟。图1显示了开发模型的等轴视图、面板和弯钩几何的横截面。 墙板的尺寸假定为1.2米高，0.6米宽和0.125米厚。此外，位于两块板之间间隙的墙壁的连接高度为1.2米，宽度为0.15米，厚度为0.125米，全部支撑在地面上。挂钩长度假定为469.5mm，其中400mm为有效长度，墙板和连接处的加固细节如图1所示。
25.5毫米 400mm 150mm 400mm
125毫米 69.5毫米
400毫米
1200毫米 2
2
图1 右/左面板和钩的几何尺寸（毫米） 左面板 连接 右面板
图2 钢筋详图
2.1 墙板和连接件的有限元建模
本研究借助ABAQUS软件开发了预制墙连接的三维有限元模型，并进行了动态显式非线性分析。 在分析和边界条件中使用的混凝土和钢筋的有限元网格模型如图2所示。C3D8R，T3D2 分别用于混凝土和钢筋/挂钩的建模。IBS墙壁固定在底部，所有平移度被限制在底部，墙壁的自重也被认为是重力负载。如图2所示，在IBS墙的上方作为横向位移分布在左壁上表面上的每个节点处。载荷增量从0到10mm逐渐增加到20秒。
图3 已开发模型的网络 图4 荷载和边界条件
在塑性范围边的弹性部件被认为是钢筋和混凝土作为模拟部件的材料。假设两种材料都具有线弹性，以准备面板的准确行为以及混凝土和钢的塑性范围的连接损伤，塑性和线塑性分别被选为本构模型。
表1给出了混凝土和钢的材料性能。
表1 材料属性
|
材料 |
杨氏模量E（KPa） |
泊松比（nu;） |
密度（kN/m2） |
|
混凝土 |
35000 |
0.19 |
2.4E 009 |
|
钢筋 |
196000 |
0.3 |
7.85E 009 |
第3章 结果与讨论
为了找出增量横向运动的影响，通过数值分析研究横向位移对预制墙连接的响应的影响。对混凝土板和钢筋的最大主应力、变形和绝对塑性应变这三个关键特征进行调查。预制墙板和增强材料的最大主应力分布如图5所示。
如图5所示，左侧板中BRC钢筋的最大主应力出现在约284MPa，这意味着钢筋处于塑性范围内，但混凝土板保持在30MPa左右的弹性区域的最大主应力。根据观察可以看出，与其他钩子相比，上钩子的压力更大，原因可能在于界面失效，这是发生在顶点的。因此这表示左面板的移动约2mm左右，连接开始失效。
图5 混凝土板 图6 增强件和钩子图
左侧混凝土面板中观察到的变形为6.48mm左右，这可能造成预制混凝土与现浇混凝土的连接处发生断裂，而BRC钢筋最大变形约为4.69mm。
图5 混凝土板 图6 增强件和钩子图
可以确定混凝土板的绝对塑性应变约为5e 2，而钢筋的对应值约为3.65e 02。因此，根据等值结果可以确定裂缝将会是从左侧混凝土面板依次扩散在这些位置，然后同时进入连接和右侧面板。
图5 混凝土板 图6 增强件和钩子图
第四章 结论
在目前的研究中，已经开始研究施加侧向载荷增量期间预制墙连接的性能。因此，两个墙板及其连接的有限元模型受到侧向荷载的影响。通过在整个IBS壁和连接处追踪裂纹，可以注意到IBS壁和连接中的裂纹扩散主要发生在IBS壁的底部和界面处。此外，横向平面内负载在IBS壁与连接之间的结合处显示出一些裂缝。根据结果，可以断定常见连接抵抗侧向载荷的能力也是较弱的，因此体系受到横向平面载荷时可以忽略普通连接的作用。
基础剪切（KN）
50
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
排量（mm）
图7 最大位移曲线
致谢
这项工作得到了芬欧汇川和NAEIM公司住房研究中心的财政支持，并得到马来西亚高等教育部通过FRGS研究项目第5524254号和第5524256号的进一步支持，对这些支持表示衷心的感谢。
参考文献
- Sharma, K. and C. Desai, Analysis and implementation of thin-layer element for interfaces and joints. Journal of engineering
- Mayer, M. and L. Gaul, Segment-to-segment contact elements for modelling joint interfaces in finite element analysis.Mechanical Systems and Signal Processing, 2007. 21(2): p. 724-734.
- CIDB, IBS, roadmap 2003-2010, 2003 Kuala Lumpur, Malaysia.
- Kamar, K.A.M., M. Alshawi, and Z.A. Hamid. Barriers to industrialised building system (IBS): The case of Malaysia. in 9th International Postgraduate Research Conference. 2009.
- Rahman, A., A. Baharuddin, and W. Omar, Issues and challenges in the implementation of Industrialised Building Systems in Malaysia. 2006.
- Freedman, S., Loadbearing Architectural Precast Concrete Wall Panels. PCI journal, 1999. 44(5): p. 92-115.
- Elliott, K.S., Multi-storey precast concrete framed structures1996: Blackwell Science.
- Elliott, K.S., Precast concrete structures 2002: Access Online via Elsevier.
- Bora, C., et al., Development of a precast concrete shear-wall system requiring special code acceptance. PCI journal, 2007.52(1): p. 122.
-
Hejazi, F., Kojouri,
全文共5728字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[15915]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
