型钢高强混凝土短肢剪力墙节点抗震性能非线性有限元分析
钢筋混凝土构件的非线性分析
钢筋混凝土构件的非线性分析背景：钢筋混凝土是一种广泛应用于建筑工程的材料，其具有高强度、耐久性和防火性能好的优点。
然而，钢筋混凝土构件在荷载作用下的性能并不是线性的，而是呈现出明显的非线性特征。
因此，为了准确地描述和预测钢筋混凝土构件在荷载作用下的行为，进行非线性分析是必要的。
非线性分析能够考虑到材料和结构的非线性行为，提供更准确的计算结果，对于工程设计和施工具有重要意义。
理论：钢筋混凝土构件非线性分析的理论基础主要包括材料非线性理论和结构非线性理论。
材料非线性是指材料的应力-应变关系不是直线，而是呈现出曲线特征。
结构非线性则是指结构在荷载作用下的变形不是简单的线性关系，而是伴随着结构失稳和破坏的复杂过程。
在非线性分析中，需要基于材料和结构的非线性理论建立相应的数学模型，并通过数值方法求解。
方法：钢筋混凝土构件非线性分析的方法主要包括有限元法和有限差分法。
有限元法是一种将结构离散成许多小的单元，对每个单元进行非线性分析，再整合成整体的方法。
有限差分法则是一种将结构划分为一系列的网格，对每个网格进行非线性分析，再整合成整体的方法。
两种方法都具有各自的优点和适用范围，具体选用哪种方法需根据实际情况进行判断。
应用：钢筋混凝土构件非线性分析在建筑工程领域有着广泛的应用。
例如，在桥梁工程中，对桥梁结构进行非线性分析可以更准确地预测其在车辆荷载作用下的性能，为桥梁设计提供更为可靠的依据。
在建筑工程中，对高层建筑结构进行非线性分析可以更准确地预测其在地震作用下的性能，为建筑物的抗震设计提供更为可靠的依据。
在水利工程、核电站等其他工程领域中，钢筋混凝土构件的非线性分析同样具有重要意义。
钢筋混凝土构件的非线性分析是建筑工程领域中非常重要的研究课题。
通过非线性分析，可以更准确地预测结构的真实性能，为工程设计和施工提供更为可靠的依据。
本文介绍了钢筋混凝土构件非线性分析的背景、理论基础、方法及其应用案例。
可以看出，非线性分析考虑了材料和结构的非线性行为，能够更准确地描述和预测结构的性能。
带连梁十字型短肢剪力墙非线性分析
四川建筑科学研究 Sichuan Building分析
张
1 1 强， 陶澄澄 ， 谭 1 2 佩， 梁尤海
（ 1． 上海师范大学建筑工程学院 ， 上海 201418 ； 2． 中国农业大学理学院， 北京 100083 ） 摘 要：利用 ANSYS 对 2 组 11 个带连梁十字型钢筋混凝土短肢剪力墙进行单调荷载作用下的非线性有限元分析 ，
［7 ］ ［23 ］
通过对一个 8 层双肢对称短肢剪力墙 1 /7 缩尺
分析短肢剪力墙中肢强系 的模型的低周反复试验， 数、 整体性系数、 翼缘宽度、 连梁配筋对剪力墙结构 弹塑性性能的影响。 李奎明等
［9 ］
进行了 4 片相同
的 4 层 1 ∶ 3 缩尺模型的双连梁短肢剪力墙结构非 线性全过程试验研究， 从水平承载力、 侧向刚度、 位 移延性 3 个方面对比分析了各片墙体的反应 。研究 结果表明， 混凝土随机性与非线性的耦合效应对结 构反应所造成的影响不可忽视。 李奎明等
分别比较了连梁跨高比及连梁配筋率变化时 ， 剪力墙的承载能力、 刚度和延性变化情况。 分析结果表明， 连梁跨高 结构承载力略有上升， 延性显著下降， 实际工 比在 3. 0 ～ 4. 5 时承载力和变形能力均较好 。 当连梁配筋率增加时， 程中应充分考虑连梁的合理设计 。 关键词：十字型短肢剪力墙； 连梁跨高比； 连梁配筋率； 非线性分析； 承载力； 变形能力 中图分类号：TU312 文献标识码：B 文章编号：1008 － 1933 （ 2012 ） 06 － 043 － 04
0627 收稿日期：2011作者简介：张 强（ 1975 － ） ， 男， 江西宁都人， 副教授， 博士， 主要从 事混凝土结构非线性分析研究 。 基金项目：上海师范大学科研基金项目 （ SK201133 ） ； 上海大学生创 新活动计划项目（ B900110003049 ） E － mail： zhangq1996@ 163． com
钢管混凝土轴压短柱非线性有限元分析
4、对数值模型进行验证，确保其准确性。通过对比实验与模拟结果的应力-应 变关系、破坏形态等，对模型土叠合柱的参数（如钢管厚度、混 凝土强度等），进行多组对比分析，探讨各因素对轴压性能的影响。
6、对实验和数值模拟结果进行理论分析，结合实际情况对钢管混凝土叠合柱 的轴压性能进行评估。
钢管混凝土轴压短柱非线性有限元分析
01 引言
03 分析方法 05 结论
目录
02 概念阐述 04 实例分析 06 参考内容
引言
钢管混凝土轴压短柱是一种常见的结构形式，在建筑、桥梁等领域得到广泛应 用。在地震、风载等外力作用下，钢管混凝土轴压短柱的力学性能研究具有重 要意义。非线性有限元分析作为一种有效的数值模拟方法，能够综合考虑材料 的非线性行为和截面几何特性，为钢管混凝土轴压短柱的分析提供有力支持。 本次演示将介绍钢管混凝土轴压短柱非线性有限元分析的基本概念、方法步骤 和实际应用，并探讨其优势、不足及未来研究方向。
3、材料模型：混凝土和钢管的材料模型需根据实际材料特性进行选择。常用 的混凝土模型包括弹塑性模型、损伤塑性模型等；钢管模型则一般采用弹性模 型或弹塑性模型。
4、边界条件处理：根据实际结构边界条件进行约束和支撑处理。对于固定端， 可采用固定支撑；对于自由端，可采用弹簧元或滚动支撑进行处理。
实例分析
1、钢管混凝土短柱在受到冲击作用时，表现出明显的动态响应，其冲击响应 曲线呈非线性特点。
2、钢管的类型和混凝土的强度对钢管混凝土短柱的抗冲击性能具有重要影响。 采用高强度钢管和高质量混凝土可以提高试件的抗冲击性能。
引言
钢管混凝土叠合柱是一种新型的组合结构，具有较高的承载力和抗震性能，在 建筑和桥梁工程中得到广泛应用。轴压性能是钢管混凝土叠合柱的重要性能指 标之一，直接关系到结构的安全性和稳定性。因此，对钢管混凝土叠合柱轴压 性能进行研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
浅述钢筋混凝土剪力墙非线性分析模型
筋混凝土剪力墙宏 观模 型主要 有 ： 等效 梁模 型 、 等效桁 架模 型、 三垂 直杆元模 型 、 两元件模 型 、 多垂直 杆元模 型以及纤维
模型。 ２ １ 等 效 梁模 型 ．
墙进人非线 性后 中心轴的移动 ， 该模 型物理概念 清晰。其 且
［ 作者 简介 ］ 胥开军（ ９ ２～） 男， １８ ， 结构 工程专 业硕 士研
究生。
四川建 筑
第３ Ｏ卷 ２期
２ １ ．４ ０００
１７ ２
工 程 ＿ 构 结
・
维 ， 维 单 元 的 受 力 状 态 仅 为 一 维 ， 据 平 截 面 假 定 纤 维 的 纤 依
复力特性等包 含在 弯曲弹簧 中， 即将 剪力墙单元理想化 为一 个连接上下楼面水平 无 限刚梁 的串联水平 弹簧和 转动 弹簧
・
工 程 结 构 ・
浅 述 钢 筋 混 凝 土 剪 力墙 非 线 性 分 析 模 型
胥 开 军
（ 南交 通 大学 土木 工程 学 院 ， 西 四川 成 都 ６ ０３ ） １０ １
【 摘 要 】 针对 目前高层 建筑 中常用的钢筋混凝土 剪力墙抗侧 力构件 ， 绍其 常用的非线性分析模型 ， 介
应变 ， 截面内力由截面积分得 到。纤维模 型能够考虑轴力对 截 面恢 复力特性 的影响 ， 特别适用于轴力变化较大的情况。 纤维墙元模型建立在纤维模型的基础上 ， 由承受轴 力和 弯矩 的纤维子单元 与承受剪切 变形 的剪切 子单元相 结合组 成 的墙元作为计 算模 型 ， ４所示 。在纤 维墙元模 型 中， 图 纤 维子单元 Ｆ不考虑剪切变形 ， 取剪切模量 Ｇ＝ ； ０ 剪切子单元 Ｇ位于墙体 ｃ 高度处 ， 用水平 弹簧代表剪 力墙 的剪 切刚度 ， 剪切子单元仅考虑剪力墙的剪切变形 。
无翼缘短肢剪力墙的非线性有限元分析
无 翼 缘 短 肢 剪 力 墙 的 非 线 性 有 限 元 分 析
仇 永志
摘
李丽平
要： 利用有限元的分析方法对这种无翼缘的短肢剪力墙结构体 系进行 了简化模 拟， 采用等效荷 载的办法进行 了双肢
短肢剪力墙 性能分析 ， 讨论 了短肢 剪力墙 的受力特 点和破坏形态 ， 以完善短肢剪力墙结构设计。
参考文献 ：
１ Ｅ Ｓ１８ ２０ ， 水池外壁一般 喷涂沥 青 防水 层。用作 防水层 的沥青必 须符 ［ ］ Ｃ Ｃ ３ ：０ ２ 给 水 排 水 工 程 钢 筋 混 凝 土 水 池 结 构 设 计 规 程 ［］ Ｓ． 合规定标准 ， 施工前应检查 是否合格 。施工前应将 池外壁洗刷干
２ 印ｌ ２ ２ ｏ １Ｉ 在 ５ 之 间的剪力墙 ， ～８ 其受力性 能较 为复杂 。由于无翼缘 短肢剪 力墙 的抗震 性能较差 ，高层 建筑混 《
凝土结构技术规程》 规定尽 量避免无翼缘 的短肢剪力墙 。本文对
ｌ Ｉ
１ ０ ０
确定条件不 同情况下的弹性模 量和泊松 比。 本文按照受力简图来模拟 双肢剪力墙 的受力情况 ， 在施加荷
筑 的顺序为 ： 基础底板一池 壁一 环梁一顶盖 。池壁 连续 浇筑 的顺 要求设计 人员要 了解 施工 ， 了解施 工中新材 料、 新技 术、 新方 法 ， 序： 基础底板一池壁一环梁及顶盖。 ２． ３ 防 水 层 施 工 使设计切合施工 、 方便施工 。
ＺＨＡＯ Ｊ ａ － ｉ ＣＥ Ｍ ｅ－ ｅ ｉ ｎ ｗｅ Ｎ ｉ ｄ Ａｂ ｔａ ｔ ｏ ｕ ｉｇ ｏ ｈ ｈ ｒ ｃ ｅ ｓｏ ｅｎ ｏ ｃ ｄ ｃ ｎ ｒ ｔ ｔｒｐ ｎ ｔｕ ｔ ｒ ，ｔ ｉ ｐ ｐ ｒｄ ｓ ｕ ｓ ｓｔ ｅｋ ｙ ｔｃ ｎ ｑ ｅ ＆ ｕ ｅ ｎ ｔ — ｓｒ ｃ ：Ｆ ｃ ｓ ｎ ｔ ｅｃ ａ ａ ｔ ｒ ｆｒ ｉｆ ｒ ｅ ｏ ｃｅ ｅ ｗａ ｅ ｏ ｄ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｈ ｓ ａ ｅ ｉ ｓｅ ｈ ｅ ｈ ｉｕ ｓｍｅ ｓ ｒ ｓａ ｄ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｅ
钢筋混凝土剪力墙非线性分析模型及损伤准则
天津城建大学学报 第22卷 第1期 2016年2月Journ al of Tian jin Chen gjian Un iversity V ol.22 No.1 Feb. 2016收稿日期：2015-03-09；修订日期：2015-07-06基金项目：国家自然科学基金(51508373)；天津市应用基础与前沿技术研究计划重点项目(15JCZDJC39900)；天津市高等学校科技发展基金计划项目(20140909)作者简介：王 宁（1989—），女，山东德州人，天津城建大学硕士生. 通讯作者：吕 杨（1984—），男，讲师，博士，从事结构抗震与设计的研究．E-mail ：lvyangtju@土木工程钢筋混凝土剪力墙非线性分析模型及损伤准则王 宁，吕 杨(天津城建大学 土木工程学院，天津 300384)摘要：通过LS -DYNA 程序开发了一种剪力墙的宏观模型，基于此模型，提出一种适用于剪力墙的考虑首次超越破坏和能量累积破坏的双参数损伤准则．超越破坏是通过拟合各等级损伤指数与相应应变值的对数函数，累积破坏的极限耗能定义为所开发模型包络线所围成的面积，当应变阈值和累积耗能超过临界值时，可以考虑两者的耦合效应．应用所开发的剪力墙模型，数值模拟了两个剪力墙的低周反复试验，结果表明：所开发的模型能以很低的计算成本较精确地模拟剪力墙滞回关系，并且所提出的损伤准则能很好地跟踪构件损伤发展过程．关 键 词：钢筋混凝土剪力墙；损伤准则；非线性分析模型；超越破坏；累积破坏中图分类号：TU398.2 文献标志码：A 文章编号：2095-719X (2016)01-0017-05钢筋混凝土剪力墙的数值分析方法一直制约着结构精细化分析的发展进程，其中采用实体单元和梁单元分别模拟混凝土和钢筋的微观模型方法具有很高的模拟精度，但这种模拟方法由于计算成本过高，很难用于大型结构分析．宏观模型采用广义力和广义位移建立构件的力学相关关系，将一片剪力墙离散成一个或几个单元，这种模拟方法计算成本低，同时能保证工程上所需的计算精度，因此国内外学者通过试验研究和理论研究，提出了一系列用于模拟钢筋混凝土剪力墙的非线性动力滞回模型：如Paknahad 等[1]提出的三角形单元模型能以很粗略的网格划分获得较高的精度；Mo 等[2]提出一种专门用于分析墙类构件的SMM (softened memb rane model )模型，并基于OpenSees 软件开发了SCS (simulation of concrete structures )平台，数值分析与试验对比表明，该模型具有很高的求解精度；谢凡等[3]提出了一种能同时考虑轴向拉压变形与剪切变形相互作用，以及弯曲变形与剪切变形相互作用的新的多垂杆单元模型；基于非线性梁单元模型，朱杰江等[4]建立了一种非线性剪力墙模型．为了分析剪力墙结构强震作用下的失效破坏过程，还需要建立剪力墙的损伤准则．目前，关于钢筋混凝土柱已经建立了很多构件层次的损伤准则[5-8]，最典型的如Park -Ang 双参数模型[6]．部分准则也可以近似用于剪力墙结构的损伤分析，但由于强震作用下剪力墙损伤过程主要是水平抗力的退化过程(柱子主要是抗竖向承载力的退化过程)，并且剪力墙水平位移由剪切变形和弯曲变形等多种变形形式组成，致使剪力墙破坏点的确定方法与柱类构件有很大的差异，因此还需建立适用于剪力墙构件的损伤准则．笔者在LS -DYNA 程序[9]中开发了一种宏观的剪力墙模型，模型包络线为考虑下降段的5折线，加卸载特性通过一个3次多项式近似模拟；基于此模型提出一种适用于剪力墙构件的双参数损伤准则，准则能考虑首次超越破坏与累积破坏之间的耦合效应，适用于强震作用下剪力墙结构体系损伤过程分析．1 损伤准则1.1 剪力墙非线性分析模型采用LS -DYNA 程序[9]的壳单元模拟剪力墙构件应力应变关系的模型．该模型采用5条折线，分别模拟剪力墙混凝土开裂、钢筋屈服、钢筋强化、钢筋塑性流变以及强度降低等过程，并假定剪力墙·18· 天津城建大学学报 2016年 第22卷 第1期不发生压溃破坏，模型包络线如图1所示．图1 RC 剪力墙剪切应力-应变关系图1中，G 为混凝土剪切模量，σmax 为混凝土最大应力，定义为max c,c s y 2.7(1.9)0.80.5a f f σλρ=−+ (1)式中：λ为剪跨比；s ρ为剪力墙配筋率；c,c f 为受约束混凝土抗压强度；y f 为钢筋屈服强度；a 为考虑边缘框架对剪力墙强度提高的参数，定义为c wmax((0.4),1.0)Aa A =+ (2)式中：A c 、A w 分别为边缘加强构件截面积和墙体截面积．剪力墙构件屈服后混凝土强度会发生退化，后继强度定义为submax max σχσ= (3)式中：χ为考虑剪力墙屈服后强度折减系数．剪力墙极限位移由弹性弯曲、弹性剪切、塑性弯曲和塑性剪切组成，采用文献[10]的方法计算 es eb ps pb Δ=Δ+Δ+Δ+Δ (4)式中：es Δ、eb Δ、ps Δ和pb Δ分别为弹性剪切变形、弹性弯曲变形、塑性剪切变形和塑性弯曲变形，可由下式求得：2eb y e 13l ϕΔ= (5)2w es eb e0.75()h l Δ=Δ (6)pb u p u p e 12l l l φφΔ=+ (7)ps p sPl K Δ= (8)式中：l e 为剪力墙弹性区高度；w h 为剪力墙截面高度；y ϕ为剪力墙屈服曲率；l p 为塑性铰长度；u φ为塑性铰区域的极限曲率；P 为剪力墙峰值承载力；K s 为剪力墙塑性铰区抗剪刚度．由式(5)-(8)求得剪力墙极限位移后，即可求得剪力墙极限应变．模型沿定义的3次多项式[9]曲线进行加卸载，如图2所示，可通过调节多项式参数控制滞回环饱满程度、加卸载刚度等．此外，所开发模型采用显示求解算法，避免了隐式求解算法中负刚度等问题，因此可以实现对剪力墙混凝土开裂、钢筋屈服和强度退化等重要性能的模拟．图2 模型加卸载路径1.2 剪力墙损伤准则地震作用下建筑结构的震害和损伤可以划分为基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏和倒塌5个等级[11]．表1和图1分别为各等级损伤对应应变值和损伤指数[12].表1 剪力墙损伤准则[12]损伤状态 基本完好 轻微破坏 中等破坏 严重破坏 倒塌 应变 ＜εsyεsy ～γmaxγmax ～1.5,γmax 1.5,γmax ～2.0,γmax＞2.0,γmax 损伤值＜0.2 0.2～0.40.4～0.60.6～0.9＞0.9已有研究表明，钢筋混凝土结构损伤破坏过程由首次超越破坏和循环累积破坏两部分组成，同时两种破坏的发展过程会相互耦合[13]，即随着循环累积破坏的发展，结构发生超越破坏的阈值会降低；反之，随着超越破坏的阈值增加，结构发生累积破坏的界限不断降低．为此，将结构损伤指数d i 分解成考虑首次超越破坏的d ε,i 和考虑循环累积破坏的d E,i ，损伤指数定义为d i ＝d ε,i + d E ,i (9)式中：d i 为结构第i 时间步损伤指数，根据表1所示损伤等级划分，损伤指数小于0.2时表示结构基本完好，大于0.9时表示结构发生倒塌破坏．天津城建大学学报 王 宁等：钢筋混凝土剪力墙非线性分析模型及损伤准则 ·19·根据表1中剪力墙损伤状态，采用数值拟合的方法，建立剪力墙结构不同损伤等级时应变与损伤值的关系，如图3所示；同时引入参数d ε和d E 来考虑超越破坏和累积破坏之间的相互影响[12]，则剪力墙结构超越破坏和累积破坏可以分别定义为 ,u(1)ln(1.4190.983)ii E d εεβαε=−+ (10),uiE iE d E εβα= (11)式中：β为考虑超越破坏与积累耗能对损伤贡献的权重系数；E c 、c ε分别为考虑滞回耗能与损伤阈值相互影响的临界值；E i 、i ε分别为第i 时刻前总滞回耗能和最大应变；E u 、u ε分别为极限滞回耗能和失效应变；εα、E α分别为考虑超越破坏与累积破坏相互影响[14]的系数，定义为c ccu 11i E i i E E E E E E E αβ⎧⎪=−⎨−⎪⎩＜≥(12)c ccu 11(1)i i i εεεαεεβεεε⎧⎪=−⎨−−⎪⎩＜≥(13)图3 损伤发展过程拟合曲线上述损伤准则中，有β、u E 、u ε、c E 和c ε等5个参数需要确定．由于剪力墙和钢筋混凝土柱首次超越破坏和累积破坏过程相似，而剪力墙模型试验数据离散性很大，因此，参数β、c E 和c ε采用钢筋混凝土柱的试验结果进行确定．在钢筋混凝土柱的Park -Ang 损伤模型[6]中，考虑滞回耗能效应的权重系数通过下式确定(0.4470.0730.240.314)0.7vln hρβρ=−+++×(14)式中：l /h 为剪跨比；n 为柱子轴压比；ρ、v ρ分别为柱子配筋率和体积配箍率．文献[6]中参数β均值大约为0.05，建议值为0.1．此外，在一些改进的Park -Ang 模型中[7-8]，参数β取值在0～0.85之间，均值约为0.48．实际应用中，可以通过试验或者数值模拟的方法得到．对于普通钢筋混凝土构件，β可取0.1～0.2．E u 为剪力墙破坏时总滞回耗能，定义为剪力墙模型包络线与应变轴所围多边形的面积，如图1所示．剪力墙破坏点极限应变u ε由剪力墙极限位移计算得到，参见剪力墙模型式(4)．当i E (或εi )大于c E (或c ε)时，考虑剪应变阈值与总滞回耗能耦合效应．钢筋混凝土柱低周疲劳试验结果表明[13]，钢筋混凝土柱不发生疲劳破坏的界限值约为最大值的25%(μΔ＝1与μΔ＝4)，考虑到强震冲击作用下混凝土构件循环次数和地震动加速度峰值有限，取μΔ＝2.5作为疲劳破坏的上限，即E c (c ε)取u E (u ε)的40%．2 算例分析采用上述剪力墙模型和损伤准则，数值模拟文献[15]中编号为HPCW -01和HPCW -02的剪力墙的低周反复试验，数值模拟滞回曲线和试验滞回曲线如图4-7所示．模型参数如表2所示，损伤准则参数如表3所示．图4 剪力墙HPCW -01模拟结果图5 剪力墙HPCW -01试验结果·20·天津城建大学学报 2016年第22卷第1期图6剪力墙HPCW-02模拟结果图7剪力墙HPCW-02试验结果从图4-7可以看出，所开发的模型能很好地模拟剪力墙反复荷载作用下的滞回过程．由图4和图6可以看出，所采用的剪力墙模型能较好跟踪剪力墙真实的力-位移关系：在加载初期，剪力墙基本处于弹性受力阶段，力-位移关系为直线；随着荷载的增大，剪力墙配置的钢筋发生屈服进入塑性流变阶段，此时剪力墙内力不随位移的增加而增大；继续加载，剪力墙内钢筋发生拉断，受压区混凝土压溃，力-位移曲线出现下降；继续加载，剪力墙逐渐破坏失效．由于模型不能模拟混凝土疲劳效应，所以数值模拟中每个荷载步只加载一个循环，并且从图5和图7可以看出，剪力墙力-位移曲线中相同位移加载的三个循环几乎重合，即剪力墙累积破坏不是很明显．表2模型参数试件编号配筋率/%,钢筋屈服强度/MPa剪跨比混凝土抗压强度/MPa极限应变最大应力/MPaHPCW-01 1.587 433.3 2 60 0.021,6 3.26 HPCW-02 1.617 433.3 2 60 0.026,0 3.31表3损伤准则参数试件编号极限应变εu极限滞回耗能/kJ参数β滞回耗能临界值/kJ应变临界值εcHPCW-01 0.021,6 59.40.123.8 0.020,8 HPCW-02 0.026,0 73.0 0.129.2 0.017,3应用所提出的剪力墙损伤准则计算得到两片剪力墙损伤发展过程，如图8-9所示．由图8-9可以看出：两片剪力墙损伤发展过程相似，即损伤随加载幅值的增加而逐渐增大，损伤在位移幅值变大处突变，可见本文提出的损伤准则能较好地反映拟静力试验损伤发展过程．图中实线、虚线分别表示损伤准则中考虑和不考虑首次超越破坏与累积效应的相互影响．由此可见，在应变阈值和累积耗能达到临界值之前，两种损伤准则计算得到的损伤发展曲线完全重合；当应变阈值和累积耗能超过临界值之后，考虑相互影响的损伤准则损伤发展增快．图8剪力墙HPCW-01损伤发展过程图9剪力墙HPCW-02损伤发展过程3结 论(1)所采用的剪力墙数值计算模型可以较精确地模拟剪力墙结构受拉开裂、纵筋屈服、纵筋强化、受拉钢筋塑性流变、纵筋拉断直至结构破坏混凝土压溃发展的全过程．(2)提出的钢筋混凝土剪力墙结构的损伤准则能较好地评估结构损伤发展过程，考虑应变阈值与累积耗能之间耦合效应的损伤准则，其模拟结果更合理．(3)所开发的钢筋混凝土剪力墙模型建模方便，计算成本低，能够较好地对剪力墙结构进行强震作用下的损伤分析．天津城建大学学报王 宁等：钢筋混凝土剪力墙非线性分析模型及损伤准则 ·21·参考文献：［1］PAKNAHAD M，NOORZAEI J，JAAFAR M S，et al.Analysis of shear wall structure using optimal membranetriangle element[J]. Finite Elements in Analysis and De-sign，2007，43(11/12)：861-869.［2］MO Y L，ZHONG J X，HSU T T C. Seismic simulation of RC wall-type structures [J]. Engineering Structures，2008，30(11)：3 167-3 175.［3］谢 凡，沈蒲生. 一种新型剪力墙多垂直杆单元模型：原理和应用[J]. 工程力学，2010，27(9)：154-160.［4］朱杰江，郑 琼，田 堃. 非线性剪力墙单元模型的改进及其应用[J]. 上海大学学报(自然科学版)，2009，15(3)：316-319.［5］WILLIAMS M S，SEXSMITH R G. Seismic damage indices for concrete structures：a state-of-the-art review[J]. Earthquake Spectra，1995，11(2)：319-349. ［6］PARK Y J，ANG A H-S. Mechanistic seismic damage method for reinforced concrete[J]. Journal of StructuralEngineering，1985，111(4)：722-739.［7］王东升，冯启民，王国新. 考虑低周疲劳寿命的改进Park-Ang地震损伤模型[J]. 土木工程学报，2004，37(11)：41-49.［8］王宏业. P ark-Ang双参数地震损伤模型的试验统计分析及改进[D]. 大连：大连海事大学，2008. 3-5. ［9］LS-DYNA. Keyword user’s manual[M]. Livermore，California：Livermore Software Technology Corpora-tion，2006.［10］张 松，吕西林，章红梅. 钢筋混凝土剪力墙构件极限位移的计算方法及试验研究[J]. 土木工程学报，2009，42(4)：10-16.［11］欧进萍，何 政，吴 斌，等. 钢筋混凝土结构的地震损伤控制设计[J]. 建筑结构学报，2000，21(1)：63-68.［12］李忠献，吕 杨，徐龙河，等．强震作用下钢-混凝土结构弹塑性损伤分析[J]. 天津大学学报(自然科学与工程技术版)，2014，47(2)：102-106．［13］刘伯权，白绍良，徐云中，等. 钢筋混凝土柱低周疲劳性能的试验研究[J]. 地震工程与工程振动，1998，18(4)：82-89.［14］吕 杨，徐龙河，李忠献，等. 钢筋混凝土柱基于能量阈值的损伤准则[J]. 工程力学，2011，28(5)：84-89.［15］田士锋. 高强混凝土剪力墙抗震试验及非线性分析[D]. 西安：西安建筑科技大学，2006：18-19.Nonlinear Analysis Model and Damage Criteriaof Reinforced Concrete Shear WallWANG Ning，LÜ Yang(School of Civil Engineering，TCU，Tianjin 300384，China)Abstract：Based on the LS-DYNA program, a macro shear wall model is developed, in which a two-parameter shear wall damage criteria combined with the first passage damage and cumulative damage is proposed. The first passage damage is a logarithmic function fitted by the damage index and corresponding strain, and the ultimate dissipation energy of the cumula-tive damage is defined as the surrounded area of the envelop curve. When the threshold strain and cumulative energy exceed their critical values, the coupling effect is considered. The shear wall model is used to simulate the cyclic loading test of two shear walls, and results indicate that the model can simulate the hysteresis process precisely with low cost, and the damage criteria can track the damage process of shear wall well.Key words：reinforced concrete shear wall；damage criteria；nonlinear analysis model；first passage damage；cumulative damage。
钢管混凝土柱—型钢混凝土梁节点非线性分析
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６ １１ ） ２０ ０ （ 西南科技大学 土木工 程与建筑 学院 ，四川绵 阳 摘
要 ： 管混凝 土柱在地震 区不受轴压 比限制 ， 钢 近年来在 高层建 筑 中应 用较 多。但 为满足 强节点弱杆件 抗震设
钢筋混凝土高层建筑结构非线性地震反应分析
钢筋混凝土高层建筑结构非线性地震反应分析发表时间：2018-10-08T15:17:52.453Z 来源：《新材料.新装饰》2018年4月下作者：董丽凤覃水强[导读] 钢筋混凝土平面房屋结构非线性分析的研究已有七十多年的历史,早期的各种研究结果都对应着特定的内力与变形状态,很少有人讨论结构在各种复杂荷载作用下的非线性全过程分析。
（华北理工大学建筑工程学院，河北唐山 063210）摘要：钢筋混凝土平面房屋结构非线性分析的研究已有七十多年的历史,早期的各种研究结果都对应着特定的内力与变形状态,很少有人讨论结构在各种复杂荷载作用下的非线性全过程分析。
六十年代,计算机及有限元理论的发展,使钢筋混凝土房屋结构的非线性分析研究进入了一个新的时期。
以Clough为代表的力学工作者也开始研究在地震作用下的非线性计算理论。
经过近三十年来众多学者的并指出其存在的问题。
关键词：高层结构；非线性；地震反应一、结构抗震理论的发展近100年来，经过各个国家的学者共同努力，在结构抗震理论的研究方面取得了重大的发展。
结构抗震理论的发展可以划分为三个发展阶段：静力理论、反应谱理论和动力理论。
（一）静力理论水平静力抗震理论最先提出于意大利，日本对它进一步发展，20世纪90年代日本学者大森房吉提出震度法的概念。
这个理论认为：结构建筑物所受到的地震作用，可以简单的化为作用于结构的等效水平静力F，其大小等于结构重力荷载G乘以地震系数k，即：（二）反应谱理论反应谱是指单质点体系在给定地震加速度作用下的最大反应随自振周期变化的曲线，它同时是阻尼的函数。
不同的地震记录、不同的场地特性及震中距的远近对曲线都有影响。
建筑抗震设计规范[1](GB50011-2001)所规定的地震影响系数α曲线如图1所示。
图中：1）直线上升段，周期小于0.1s的区段；2）水平段，自0.1s至特征周期区段，应取最大值(maxα)；3）曲线下降段，自特征周期至5倍特征周期区段，衰减指数应取0.9；4）直线下降段，自5倍特征周期至6s区段，下降斜率调整系数应取0.02；5）α为地震影响系数；6）maxα为地震影响系数最大值；7）gT为特征周期；8）T为结构自振周期；9）1η为直线下降段的下降斜率调整系数；10）2η为阻尼调整系数；11）γ为衰减指数。
混凝土结构的非线性受力分析
混凝土结构的非线性受力分析一、前言混凝土结构在工程中的应用越来越广泛，其非线性受力分析是混凝土结构设计和施工的基础。
本文将从混凝土结构的力学性质入手，系统介绍混凝土结构的非线性受力分析方法。
二、混凝土结构的力学性质混凝土结构的力学性质包括材料性质和结构性质两个方面。
1. 材料性质混凝土是一种非均质、各向异性、非线性的材料，其力学性质受多个因素影响，如配合比、水灰比、粗细骨料比、加水量等。
其中，强度和刚度是混凝土最基本的力学性质。
混凝土的强度可分为抗压强度、抗拉强度和抗剪强度三种。
抗压强度是混凝土的主要强度指标，其大小与混凝土的配合比、水灰比、固结时间、养护时间等因素有关。
抗拉强度和抗剪强度一般比较低，应用时需要采取相应的加固措施。
混凝土的刚度指标包括弹性模量、泊松比等。
混凝土的弹性模量一般在20-40GPa之间，泊松比在0.15-0.25之间。
2. 结构性质混凝土结构的结构性质包括刚度、强度、稳定性等指标。
由于混凝土结构具有非线性、各向异性等特点，其结构性质的分析需要采用非线性力学的方法。
三、混凝土结构的非线性受力分析方法混凝土结构的非线性受力分析方法主要包括弹塑性分析方法、塑性分析方法和极限分析方法三种。
1. 弹塑性分析方法弹塑性分析方法是一种常用的混凝土结构分析方法，其基本思想是将结构分为弹性区和塑性区，采用材料的弹塑性本构关系进行分析。
弹塑性分析方法适用于中等规模的混凝土结构，其计算结果较为准确。
弹塑性分析方法的流程如下：（1）建立有限元模型；（2）确定边界条件；（3）进行荷载作用下的弹性分析，确定结构的初始状态；（4）进行荷载作用下的弹塑性分析，确定结构的应力状态和塑性区；（5）根据结构的应力状态和塑性区，进行后续的弹塑性分析。
2. 塑性分析方法塑性分析方法是一种较为简单的混凝土结构分析方法，其基本思想是将结构分为弹性区和塑性区，采用材料的塑性本构关系进行分析。
塑性分析方法适用于大规模的混凝土结构。
改进型钢结构梁柱节点非线性有限元分析
改进型钢结构梁柱节点非线性有限元分析引言：在建筑结构中，梁柱节点处是承受巨大力值且容易发生破坏的区域，因此合理设计和抗震性能评价梁柱节点至关重要。
钢结构梁柱节点由于其高刚度和高强度的特点，成为工程实践中常用的节点形式之一、然而，传统的线弹性有限元方法在分析钢结构梁柱节点时存在一些不足之处，如无法准确地考虑非线性材料和接头的力学性能、无法精确地描绘节点的挤压交错破坏模式等。
因此，在钢结构梁柱节点非线性有限元分析方面，需要进行改进和优化。
本文将着重探讨改进型钢结构梁柱节点非线性有限元分析的方法和技术，包括材料非线性、接头非线性和节点模型等方面的改进。
一、材料非线性模型材料的非线性行为在钢结构梁柱节点的分析中起着至关重要的作用。
传统的线弹性有限元方法无法准确地描述材料的非线性行为，因此需要采用更准确的材料非线性模型。
常用的材料非线性模型包括弹塑性模型、本构模型和本构关系等。
这些模型可以更真实地模拟钢材的应力应变关系，提高节点分析的准确性。
二、接头非线性模型接头是钢结构梁柱节点中重要的组成部分，其力学性能将直接影响节点的整体稳定性和抗震性能。
传统的有限元方法无法准确地描述接头的非线性行为，因此需要采用更精确的接头非线性模型。
常用的接头非线性模型包括端板接头模型、内部螺栓连接模型和焊接接头模型等。
这些模型可以更准确地模拟接头的受力行为，提高节点分析的准确性。
三、节点模型的改进钢结构梁柱节点的复杂性使得其分析具有一定的挑战性。
传统的有限元方法在建模和分析过程中存在一些问题，如无法准确地描述节点的挤压交错破坏模式和局部剪切破坏模式等。
因此，需要改进节点模型，提高节点分析的精确性和可靠性。
常用的节点模型改进方法包括局部损伤模型、应变局部化模型和损伤扩展模型等。
这些模型可以更准确地描绘节点的力学行为，使节点分析结果更为可靠。
四、验证和应用改进型钢结构梁柱节点非线性有限元分析方法需要进行验证和应用，以验证其准确性和可靠性。