中空混凝土外墙的强度数值模拟研究（论文）.pdf

·142 · 中空混凝土外墙的强度数值模拟研究 李 磊，窦  冉，周伟超 （中国建筑第二工程局有限公司，上海 200135） 　　 ［摘　要 ］ 为进一步加强对中空混凝土外墙的强度研究，通过ANSYS/LS-dyna软件，分析了中空混凝土 外墙的材料本构关系，对中空混凝土外墙的三维数值模拟模型进行构建，发现随着荷载的增大，斜裂缝继 续向上延伸，当施加荷载为625 kN时，最大拉伸损伤程度达到0.934 1，表明外墙破坏严重，最后通过结果对 比，进一步验证了建立仿真模型的可靠性及合理性。 　　 ［关键词 ］ 中空混凝土；外墙；强度；数值模拟 　　 ［中图分类号］  TU 398.9 　　　　［文献标志码］  B　　　　　［文章编号］  1001 -523X （2023 ）11-0142-03 NUMERICAL SIMULATION OF STRENGTH OF HOLLOW CONCRETE EXTERIOR WALL Li Lei ，Dou Ran ，Zhou Wei-chao 　　 ［Abstract ］ In order to further strengthen the research on the strength of the external wall of hollow concrete, this paper analyzed the material constitutive relationship of the external wall of hollow concrete by using ANSYS/ LS-dyna software, and built a three-dimensional numerical simulation model of the external wall of hollow concrete. It was found that with the increase of load, the oblique crack continued to extend upward. The maximum tensile damage degree reached 0.9341, indicating that the external wall was seriously damaged and the external wall had been damaged. Finally, the reliability and rationality of the simulation model are further verified by comparing the results with the experimental results. 　　 ［Keywords ］ hollow concrete; exterior wall; strength; numerical simulation 1 项目概况 项目总建筑面积约为100 406 m 2，其中地上建筑 面积为106 576.18 m 2，地下部分为16544.86 m 2。工 程地面上主要由5 栋高层住宅，2栋商业组成。8号楼 西单元、9号楼东单元为24层高层住宅楼；8 号楼东 单元、9号楼西单元为27层高层住宅楼，建筑高度 为96.7 m； 10、11号楼为17层住宅楼，建筑高度为 56.7 m ；12号楼东单元为23层住宅楼，建筑高度为 79.3 m，地下为两层，层高为 3.6 m。此本工程对外部 墙体结构进行了优化设计，整体外墙结构采用中空混 凝土结构，这样可以减轻荷载，减少建材，从而降低 成本。为了研究其强度，对其进行了数值模拟分析。 2 中空混凝土外墙的材料本构关系 本文混凝土材料本构模型通过定义Drucker- Prager 双曲线函数模拟其损伤塑性失效。由相关的设 计规范确定单轴本构方程，得到有关损伤因子。 （1）受压时。 y =(1 -dc)x （1） 式中： y=σc/fc,r； x=ε/εc,r； dc为受拉损伤系数； σc为 屈服应力； fcr为场变量； ε为压缩总应变； εc,r为压缩 总应变系数； E为弹性刚度，（ E0为初始值， Ec为受 压值）。 n =E0εc,r/Ecεc,r-fc,r （2） , ,, ,2 0, 1 () (1) 1 1 (( 1)) cr n cc rc r D cr cr c f x
01 Ef nx d f x Ex x ε εψ −  −− +  =   − >  −+  （3） （2）受拉时。 y=(1 -dt)x 式中， y=σt/ft,r； x=ε/εt,r； dt为受拉损伤系数； σt为 屈服应力； ft,r为场变量； ε为压缩总应变； εt,r为压缩 总应变系数； E为弹性刚度，（ E0为初始值， Et为受 压值）。 −> x
0 1 5 , 0, , 1.7 0, ( 1.2 0.2) 11 (1) tr tr t tr tr t fx E d f x Ex x ε εψ  −   =