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全尺寸预制装配式剪力墙竖向连接节点受力性能数值分析
摘要：
预制装配式剪力墙是近年来发展较快的一种新型结构体系，其竖向连接节点作为节点中最关键的部分之一，受力性能对结构体系的整体稳定性和安全性至关重要。本文通过有限元数值分析方法研究了不同连接方式下预制装配式剪力墙竖向连接节点的受力性能，结果表明：现阶段应采用梁板式连接方式，并合理设定连接角度和连接孔径等参数，以保证节点的受力性能。
关键词：预制装配式剪力墙；竖向连接节点；梁板式连接；有限元数值分析
1.前言
随着城市化进程的加快，建筑领域对于建筑结构的要求也越来越高。预制装配式剪力墙作为一种新型结构体系，具有施工速度快、质量稳定、减少工程建设噪音等诸多优点，已经成为建筑领域的研究热点之一。预制装配式剪力墙的竖向连接节点作为节点中最关键的部分之一，尤其需要保证其受力性能，以确保结构体系的整体稳定性和安全性。本论文通过有限元数值分析方法研究了不同连接方式下预制装配式剪力墙竖向连接节点的受力性能，并提出了相关的建议和措施。
2.实验方法
2.1实验模型
本论文采用ANSYS有限元软件对不同连接方式下预制装配式剪力墙竖向连接节点的受力性能进行数值模拟。实验模型的尺寸为2.4m×2.4m×0.15m，采用混凝土为材料，其材料参数如表1所示。
表1混凝土材料参数
|材料参数|数值|
|---|---|
|弹性模量|28GPa|
|泊松比|0.3|
|密度|2400kg/m³|
2.2连接方式
本论文研究了三种不同的竖向连接方式，分别是梁板式连接、节点滑移式连接和插板式连接。其中，梁板式连接采用双角钢连接，板厚为10mm，采用预应力螺栓连接；节点滑移式连接采用灰铸铁连接件，其管径为20mm，允许节点在轴向方向上进行移动；插板式连接采用H型钢连接，板厚为8mm，通过连接板进行连接。
2.3实验参数
本论文研究了不同的连接角度和连接孔径对节点受力性能的影响。其中，连接角度分别为30°、45°和60°，连接孔径分别为15mm、20mm和25mm。
3.结果及分析
3.1梁板式连接的受力性能
梁板式连接采用双角钢连接，板厚为10mm，采用预应力螺栓连接。实验结果表明，在连接孔径为20mm，连接角度为45°的情况下，梁板式连接的最大承载能力为160kN。从节点各个部位的应力分布情况可以看出，双角钢连接处的应力较大，主要集中在连接板的中心区域，采用合适的板厚和螺栓规格可以有效地提高梁板式连接的承载能力。
3.2节点滑移式连接的受力性能
节点滑移式连接采用灰铸铁连接件，其管径为20mm，允许节点在轴向方向上进行移动。实验结果表明，在连接孔径为20mm，连接角度为45°的情况下，节点滑移式连接的最大承载能力为120kN。从节点各个部位的应力分布情况可以看出，灰铸铁连接件处的应力较大，主要集中在连接件的边缘及管径处，容易出现应力集中和破坏，需要采用加强设计或改变连接方式以提高其承载能力。
3.3插板式连接的受力性能
插板式连接采用H型钢连接，板厚为8mm，通过连接板进行连接。实验结果表明，在连接孔径为20mm，连接角度为45°的情况下，插板式连接的最大承载能力为140kN。从节点各个部位的应力分布情况可以看出，H型钢连接处的应力较大，主要集中在连接板的两侧及角钢与连接板的接口附近，容易出现应力集中和破坏，需要采用加强设计或改变连接方式以提高其承载能力。
4.结论
通过本文的研究可以得出以下结论：
1)在现阶段，应采用梁板式连接方式，并合理设定连接角度和连接孔径等参数，以保证节点的受力性能。
2)节点滑移式连接和插板式连接也可以作为预制装配式剪力墙竖向连接节点的连接方式，但需要在实际应用中进行加强设计或改变连接方式等措施，以提高其承载能力。
5.参考文献
[1]严峰,王嘉杰,夏杭.预制剪力墙构造形式研究[J].建筑结构,2015(4):64-67.
[2]蔡传杰,陈文龙,罗林.预制装配式混凝土剪力墙结构体系研究[J].建筑技术,2015(1):56-59.
[3]林恺,李福立,李冠宝.插板式连接在预制装配式剪力墙中的应用研究[J].住宅科技,2017(4):89-91.