沈阳建筑大学 土木工程学院 辽宁沈阳 110168
摘要：采用有限元模拟软件ABAQUS建立整体式墙体模型，以墙体高度、墙体的厚度为参数，探讨对整体式模型下墙体的抗压性能的影响。结果表明：随着墙体高度的增加，墙体承载力随之增加；随着墙体厚度的增大，墙体承载力随之增加。
关键词：有限元；抗压性能；墙体高度；墙体厚度
1 引言
ABAQUS软件公司成立于1978年，由三人（hibbitt，Karlsson，Sorensen）创立，现已发展成为世界上最著名的有限元公司之一。ABAQUS是一种功能强大的求解力学问题的有限元软件，可以解决从简单的弹性问题到复杂的非线性问题，与其他研究方法相比，有限元模拟具有以下四个优点：
（1）与试验相比，通过模拟软件进行模拟研究成本低，在使用过程中方便简单，模拟条件多，研究效率高
（2）有限元仿真可以实现一些因实际中无法完成的试验，如矿井问题；
（3）有限元仿真数据采集范围广泛，结果准确；
（4）通过模拟软件建立的合理模型，可以为试验以及理论进行验证或提供相应的指导。
综上所述，ABAQUS模拟软件因为其独有的优势，深受研究者的青睐，探索各种领域内的各种问题。
2 建模过程
整体式模型下墙体建模使用三维线性减缩积分单元（C3D8R），墙体内部的配筋形式为钢筋笼，钢筋采用桁架（truss）单元（T3D2），钢筋笼均匀的放置在板材中，两者共用节点，其中保护层的厚度为25mm，在相互作用的关系中，钢筋笼与板材之间的约束关系采用嵌入区域的方式，在模型顶部位置设置一个加载点，与模型顶面之间采用耦合约束，这种约束方式可以使耦合区域均匀加载。模型网格划分的精度会直接影响到模型计算结果的精度，但网格划分精度越细，其计算时间越长，因此在保证计算精度和计算效率的前提下，选取合适的网格精度，采取每个单元为50mm的小型网格进行均分，在完成上述所有操作后，可以将模型提交作业进行分析。图1为模型图。
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图1 模型图
3 研究结果分析
3.1 墙体高度
在本组参数分析中，将试件ZTQ-1作为参照件，与试件ZTQ-2和试件ZTQ-3进行对比分析，选取墙体的高度为变量，即试件ZTQ-1中的墙体高度为1800mm，试件ZTQ-2中的墙体高度为2100mm，试件ZTQ-3中的墙体高度为2500mm。结果见图2。
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图2 不同墙体高度荷载-位移曲线
由荷载-位移曲线图可知，随着墙体高度由1800mm增加到2500mm，墙体承载力随之增加。分别从开裂荷载和极限荷载两方面进行分析。在开裂荷载方面：墙体高度为2500mm的试件ZTQ-3的开裂荷载（1647.75kN）比墙体高度为2100mm的试件ZTQ-2的开裂荷载（1585.28kN）提升了3.8%，比墙体高度1800的试件ZTQ-1的极限荷载（1400.24kN）提升了15%；在极限荷载方面：墙体高度为2500mm的试件ZTQ-3的极限荷载（5507.18kN）比墙体高度为2100mm的试件ZTQ-2的极限荷载（5246.53kN）提升了4.7%，比墙体高度1800的试件KYQ-2的开裂荷载（4494.16kN）提升了18.4%。
从上述分析的数据当中可以看出，随着墙体高度增加，墙体的承载力有着明显的提升，因此建议在后续研究中，采用分离式建模方式创建墙体，分析整体式和分离式建模不同对墙体的影响。
3.2 墙体厚度
在本组参数分析中，将试件ZTQ-1作为参照件，与试件ZTQ-4进行对比分析，选取墙体厚度为变量，即试件ZTQ-1中的墙体厚度为200mm，试件ZTQ-4中的墙体厚度为250mm。结果见图3。
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图3 不同墙体厚度荷载-位移曲线
由荷载-位移曲线图可知，随着墙体厚度的增大，墙体承载力随之增加。分别从开裂荷载和极限荷载两方面进行分析。在开裂荷载方面：墙体厚度为250mm的试件ZTQ-4的开裂荷载（1529.92kN）比墙体厚度为200mm的试件ZTQ-1的开裂荷载（1400.24kN）提升8.5%；在极限荷载方面：墙体厚度为250mm的试件ZTQ-4的极限荷载（5101.11kN）比墙体厚度为200mm的试件ZTQ-1的极限荷载（4494.16kN）提升11.2%。
从上述分析的数据当中可以看出，当提高墙体厚度时，承载力有着明显提升，因此在实际应用中，在满足构造要求的前提下，建议采用墙体厚度较大的墙体。
4 结论
以墙体的高度、墙体厚度为变化参数，通过模拟软件对整体式模型下墙体进行了抗压性能的研究，得出以下结论：
（1）随着墙体高度增加，墙体的承载力有着明显的提升，因此建议在后续研究中，采用分离式建模方式创建墙体，分析整体式和分离式建模不同对墙体的影响。
（2）随着墙体厚度的增大，墙体承载力随之增加。因此在实际应用中，在满足构造要求的前提下，建议采用墙体厚度较大的墙体。
参考文献：
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