暗支撑剪力墙非线性分析模型

建立了适合于带暗支撑剪力墙非线性分析的宏观单元模型,分别用带斜杆的多垂直杆单元模型和模拟框架单元模型对2个带暗支撑剪力墙进行了静力弹塑性分析,给出了模拟框架单元模型的刚度矩阵和杆件非线性力-变形关系,对两种不同单元模型的计算结果进行了对比,结果表明该两种模型能够较好反映带暗支撑剪力墙的弹性和塑性阶段的受力特点。     

基于宏观模型的暗支撑短肢剪力墙非线性分析

建立了适合于带暗支撑短肢剪力墙非线性分析的宏观计算模型，分析推导了SAP程序中Link单元的刚度矩阵，明确了Link（单元中各弹簧的物理意义，给出了各单元等效刚度计算方法，选取了合适的单元力一位移关系。用由Link单元建立的宏观模型对3片普通短肢剪力墙和3片带暗支撑短肢剪力墙进行了静力弹塑性分析，试验和计算所得顶点力一位移骨架曲线符合良好，说明所建宏观模型合理，用由Link单元建立的宏观模型能较好的模拟带暗支撑短肢剪力墙的非线性行为。     

基于OpenSees平台的钢管混凝土结构力学性能数值模拟

基于非线性纤维梁-柱单元理论,以OpenSees为求解平台分别进行了钢管混凝土结构滞回曲线计算和弹塑性动力时程分析等数值模拟,计算结果与试验吻合良好。钢管内核心混凝土采用考虑钢管约束效应的应力—应变关系,钢材采用随动强化本构模型。在传统纤维模型法的基础上,通过直接在截面层次定义非线性剪切恢复力的方法建立了考虑非线性剪切效应的剪力墙结构数值模型,结果表明该模型能较好地模拟组合剪力墙的抗剪承载力、捏缩效应以及刚度退化等力学性能。对输入不同地震波下钢管混凝土框架体系的动力时程分析表明,基于OpenSees求解平台的非线性纤维模型法能够较好地模拟钢管混凝土框架结构的非线性动力特性。     

转动弹簧宏模型模拟剪力墙受力性能

本文将剪力墙结构根据精度需要划分成若干6节点矩形单元,每个单元由2根斜置正交弹簧及联结的上下水平刚性横杆组成,2根斜置弹簧方向分别与外力作用下的主拉、压应力方向一致。本文引入单元位移场线性假定及斜压场理论计算弹簧内力,根据变形协调条件由单元结点位移计算弹簧变形,由弹簧刚度及倾角推导了该宏模型单元刚度矩阵,迭代计算使结构内力及位移逼近真值。算例分析表明,该模型能较好地反映剪力墙的受力性能。     

基于多弹簧模型的钢框架结构三维弹塑性地震反应分析

文章提出了考虑剪切变形弹塑性刚度影响的多弹簧模型的空间梁柱单元,用于反复加载下钢构件的数值模拟。应用多轴应力状态下的塑性应力-应变关系理论,在单元模型中考虑了弹塑性区域剪切变形对单元的弹塑性刚度的影响,针对单元模型的塑性区长度和弹簧布置两个参数,文中给出了合理建议取值。数值模拟分析表明,所提出的单元模型能够很好地模拟钢构件的弹塑性性能。在此基础上,以多高层钢结构商业设计软件MTS为平台,进行三维钢框架结构弹塑性动力时程分析模块的开发。最后,文章对一纯钢框架结构足尺振动台试验进行数值模拟,模拟分析结果表明,本文所提出的多弹簧单元模型及开发的动力分析模块能够较好地模拟钢结构在地震作用下的弹塑性性能。     

非一致地震激励下综合管廊接头响应数值模拟

以横向有接头地下综合管廊非一致激励振动台试验为基础,基于有限元软件ABAQUS,建立了土-地下综合管廊结构数值模型,采用非线性弹簧单元模拟地下综合管廊的接头。分析了模型箱的边界效应、加速度响应、位移响应、以及管廊接头响应,有限元计算结果与试验实测结果进行对比分析,二者对比结果呈一致趋势,非线性弹簧单元可为生命线工程结构接头数值模拟提供了新思路。     

改进框架支撑模型对剪力墙结构抗震性能的模拟

通过改变基本单元的数量m,本文提出的改进框架支撑模型不仅适用于不同层高宽比和材料的剪力墙结构,而且适用于框支、开洞等不同形式的剪力墙结构。通过对框支配筋砌块砌体剪力墙KZW-2子结构拟动力试验的模拟结果表明,改进框架支撑模型能有效地模拟剪力墙结构在地震作用下的弹塑性变形性能。     

有限单元柔度法考虑剪切变形的纤维单元模型

基于有限单元柔度法的梁柱单元模型,以单元力的形函数为出发点,其优点是单元内部截面力场的分布总能满足平衡条件。但目前国内外学者提出的梁柱单元模型,还不能考虑剪切变形对构件刚度的影响。建立了基于有限单元柔度法的弹塑性纤维单元模型,考虑了剪切变形和几何非线性的影响,适用于钢筋混凝土短柱、剪力墙等较大截面杆件的分析研究。依据单元模型编制了非线性有限元分析程序,进行了低周反复荷载试验的数值模拟。模拟分析结果反映了结构构件的主要受力特征,并与实验结果具有良好的一致性。     

E-Defense振动台试验预测性分析比赛的研究综述

文中介绍了日本E-Defense的足尺钢框架振动台试验预测性分析比赛的情况,研究了分析人员对该钢框架结构所采用不同的数值分析方法。分析方法大致分为纤维模型,塑性铰模型,微观单元模型及结构协同分析方法4种。纤维模型与塑性铰模型属于宏观单元,假定条件较多但自由度数少适用于整体结构分析。微观单元假定条件较少,力学概念明确,能准确反映构件局部破坏,整体分析比较困难。结构协同分析方法属于混合单元法,通过不同单元甚至不同程序模拟各个构件,再通过主程序组装总刚度进行动力分析,该方法发挥了微观单元和宏观单元各自的优点。     

考虑材料损伤累积的空间网格结构弹塑性分析建模方法

传统的轴向受力构件二次屈曲效应模拟方法计算结果在构件前次屈曲后残余变形及材料硬化效应不明显时与试验值差异较大,无法精确模拟,对此文中提出了考虑损伤累积效应的混合硬化材料模型结合纤维梁单元的轴向受力构件建模方法。通过试验数据与数值模拟结果的对比,表明该方法可以更精确地模拟构件在轴向往复荷载作用下二次屈曲及屈曲后的力学行为,是空间网格结构弹塑性分析时构件建模的适用方法,并通过最后的柱面网壳算例分析表明该方法的对网格结构弹塑性时程计算有较大意义。     

钢筋混凝土剪力墙非线性单元模型的研究

本文首先对等效框架模型、多竖直杆单元模型作了改进.然后应用改进等效框架模型、改进多竖直杆单元模型及分层壳单元模型,对不同轴压比的三片剪力墙构件模型与一个14层筒中筒结构模型进行了计算分析,并与实验结果作了比较.结果表明:改进多竖直杆单元模型在所有情况下均可取得较好结果,是适用性较强的剪力墙非线性单元模型;多层壳单元模型...     

Inelastic response analysis of reinforced concrete structures using modified force analogy method

A modified force analogy method (MFAM) is developed to simulate the nonlinear inelastic response of reinforced concrete (RC) structures. Beam–column elements with three different plastic mechanisms are utilized to simulate inelastic response caused by moment and shear force. A multi‐linear hysteretic model is implemented to simulate the nonlinear inelastic response of RC member. The P‐Δ effect of the structure is also addressed in MFAM. Static and dynamic inelastic response of structure, damage condition and failure type for structural element, structural limit state and collapse time can also be simulated using MFAM. Compared with the general algorithm, the MFAM provides less computational time especially in the case of large structural system. It is also easier to be written as computer program. Three test data groups, which include cyclic loading test data of a non‐ductile RC bridge column, a two‐storey RC frame, and dynamic collapse test data of a non‐ductile RC portal frame, are selected to confirm the effectiveness of applying MFAM to simulate the inelastic behaviour of structures. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

Seismic response analysis of reinforced concrete frames using inelasticity‐separated fiber beam‐column model

Evaluating the inelastic seismic response of structures accurately is of great importance in earthquake engineering and generally requires refined simulation, which is a time‐consuming process. Because the material nonlinearity generally occurs in a small part of the whole structure, many researches focus on taking advantage of this characteristic to improve the computational efficiency and the inelasticity‐separated finite element method (IS‐FEM) proposed recently provide a generic finite element formulation for solving this kind of problems efficiently. Although the fiber beam‐column element is widely used for the simulation of reinforced concrete (RC) framed structures, the inelastic deformation is often detected in a large part of the numerical model under earthquake excitation so that it is hard to achieve high efficient computation when applying the IS‐FEM to the inelastic response analysis of RC fiber models directly. In this paper, a new numerical scheme for seismic response analysis of RC framed structures model by fiber beam‐column element is proposed based on the IS‐FEM. To implement the RC fiber model for use in IS‐FEM and improve the computational performance of proposed scheme, a method of identifying the local domains with severe section inelasticity level is proposed and a modified Kent‐Park concrete material model is developed. Because the Woodbury formula is adopted as the solver, the global stiffness matrix can keep unchanged throughout the analysis and the main computational effort is only invested on a small matrix representing local inelastic behavior. The numerical examples demonstrate the validity and efficiency of the proposed scheme.     

钢筋混凝土剪力墙结构基于自平衡力的非线性地震反应分析

本文简要评述了现有钢筋混凝土剪力墙的非线性分析模型，着重介绍了多竖线单元模型，并对其竖向单元的轴向刚度和水平弹簧的剪切刚度分别建议了改进的滞变模型，最后将基于自平衡力的非线性动力反应分析方法应用于求解剪力墙结构的非线性地震反应，并用传统分析方法对其结果进行了检验，表明该分析方法计算简便，而且是有效和可靠的。     

Analytical predictions of the seismic response of friction damped timber shear walls

A new concept for the earthquake resistant design of timber shear wall structures is proposed. By providing friction devices in the corners of the framing system of the shear wall, its earthquake resistance and damage control potential can be enhanced considerably. During severe earthquake excitations, the friction devices slip and a large portion of the seismic energy input is dissipated by friction rather than by inelastic deformation of the sheathing-to-framing connectors. A simple numerical model is developed and results of inelastic time-history dynamic analyses show the superior performance of the friction damped timber shear walls compared to conventional shear wall systems. The proposed friction devices act both as safety valves by limiting the inertia forces transmitted to the structure, and as structural dampers by dissipating a significant portion of the seismic energy input. The devices can be used in any configuration of the framing system to accommodate architectural or construction requirements. The damping system may also be conveniently incorporated in existing timber shear wall buildings to upgrade significantly their earthquake resistance.     

基于ABAQUS高层剪力墙结构的有限元建模及其振动台试验验证

采用ABAQUS建立12层剪力墙结构的有限元模型,利用该结构1/5缩尺模型振动台试验时预留试块的材性试验结果及相似关系,确定相应原型结构材料的性能参数,将试验参数和我国混凝土结构设计规范给出的混凝土单轴受拉/压应力-应变关系曲线相结合,确定ABAQUS模型中混凝土损伤塑性模型所需的应力-应变参数;将试验参数和张劲公式法相结合,确定ABAQUS模型中混凝土损伤塑性模型所需的损伤因子参数。对比有限元分析结果和振动台试验结果,验证参数设置的有效性。ABAQUS有限元分析和振动台试验所得原型结构前三阶振型和自振周期相差很小,说明ABAQUS模型和参数设置能够反映并用于计算实际结构的弹性响应。ABAQUS有限元分析得到的结构损伤情况与试验模型的损伤情况基本一致;结构的顶点加速度曲线和滞回曲线等响应的有限元分析结果与试验结果在多遇地震作用下基本吻合,但由于振动台试验累积损伤的影响,两者的差异随着地震波幅值的增大而逐渐增大;ABAQUS有限元分析得到的位移包络曲线与剪力墙结构弯曲变形的特点相符。以上弹塑性分析结果进一步表明了ABAQUS模型和参数设置能够很好地模拟结构在地震作用下的响应。     

遮帘式板桩码头地基地震液化破坏机理

遮帘式板桩码头作为一种新型的板桩结构型式,其抗震性能研究是设计建造过程中的重要环节。在FEM-FDM水土耦合计算的平台上引入循环弹塑性本构模型,借助FORTRAN编程软件形成饱和砂土动力液化分析的数值方法,可有效模拟饱和砂土在地震动力作用下的非线性及大变形特性,同时也可模拟砂土液化流动对遮帘桩和前墙的动土压力。研究表明:地震作用下可液化土层超孔隙水压力比增长并发生较大的水平流动变形,对前墙的水平破坏大于竖向破坏;前墙剪力最大值位于海床与前墙交界处;遮帘桩剪力最大值位移与前墙底平行的位置;后拉杆拉力逐渐变大,前拉杆拉力逐渐变小。通过对板桩码头地震液化灾害的分析,可为抗震和抗液化设计提供参考依据。     

钢筋混凝土带暗支撑低矮剪力墙非线性有限元分析

在试验研究基础上，采用ANSYS有限元分析程序，对钢筋混凝土带暗支撑低矮剪力墙在单向加载下的性能作了非线性分析，从理论计算角度进一步了解其在水平荷载作用下的开裂，变形及破坏全过程，有限元分析与试验结果符合较好。     

阻尼器连接填充墙在柔性框架结构中的应用研究

阻尼器连接填充墙采用黏滞阻尼器与主体框架结构连接,是一种新型填充墙与框架的柔性连接方式,能满足柔性框架结构的大变形需求.为使得阻尼器连接填充墙达到最优的力学性能,结构布置和构件力学参数的选择十分重要,采用有限元软件ABAQUS分别建立了柔性钢框架结构和阻尼器连接填充墙-框架结构的有限元模型,考察不同阻尼系数阻尼器连接填...