基于OpenSEES的剪力墙低周往复试验的数值分析

为了解不同构造剪力墙的抗震性能,以广州花园酒店的框支剪力墙结构为研究对象,对不同配筋与构造的剪力墙进行了低周往复试验,并采用多竖向弹簧单元（MVLEM）,通过二次开发编制了基于OpenSEES的剪力墙结构分析程序SWNA,通过SWNA对剪力墙结构进行低周往复试验数值模拟.结果表明：该数值方法能够较好地从宏观上模拟剪力墙的弹塑性行为,包括中和轴移动、剪切变形、局部塑性状态及破坏机制等;MVLEM单元可以通过比较少的自由度模拟剪力墙结构,比微观单元节省大量计算时间,适用于高层建筑结构的整体弹塑性分析及基于性能的抗震评定.     

基于OpenSEES的钢管混凝土组合柱抗震性能数值分析

为了研究低周往复荷载作用下钢管混凝土组合柱的抗震性能,采用有限元软件OpenSEES对其进行数值模拟.研究结果表明:OpenSEES可以很好地模拟钢管混凝土组合柱在往复荷载作用下的滞回曲线和骨架曲线,模拟的峰值承载力和试验结果吻合良好,误差小于10％.滞回曲线形状基本一致,能反映组合柱试件在反复加载过程中的刚度及强度的退化现象.     

基于循环软化膜理论的钢筋混凝土剪力墙弹塑性分析

钢筋混凝土剪力墙及组合剪力墙是高层结构抗震的主要抗侧力构件之一.如何有效地模拟剪力墙构件在地震作用下的滞回性能,是高层结构抗震性能评估的关键问题之一.针对剪力墙构件弹塑性行为的特点,目前已经发展了多种微观和宏观分析模型.介绍了循环软化膜理论,基于该理论并利用OpenSees程序提出了不同类型剪力墙构件的建模方法,对11片不同破坏模式和不同配钢形式的剪力墙试件进行了低周反复加载数值模拟.计算结果表明,该分析方法不但能够很好地模拟不同类型剪力墙的整体滞回性能,而且可以预测局部材料应变信息,可为高层建筑结构抗震性能评估提供参考.     

基于MARC的一字形短肢剪力墙结构抗震性能有限元分析

采用有限元软件MSC.MARC,对一字形短肢剪力墙结构进行了低周往复水平荷载下的数值模拟试验.主要通过一字形短肢剪力墙的应变云图、滞回曲线和骨架曲线等分析,研究了不同轴压比对一字短肢剪力墙结构抗震性能的影响.对本研究的一字形短肢剪力墙结构不同轴压比下抗震能力的结果进行比较可知,虽然轴压比越小,延性越好,抗震能力越强,但从综合因素来看,设计轴压比为0.15的短肢剪力墙的抗震效果明显.分析结果可为一字形短肢剪力墙基于性能的抗震设计时提供参考,推动一字形短肢剪力墙在实际工程中的运用.     

能力谱法在腋撑转换剪力墙结构抗震性能设计中的应用

按照刚度等效、内力等效的原则,对剪力墙结构进行模拟框架等效代换,从而能够通过分析杆件单元塑性铰出现的特点、次序来研究剪力墙结构的弹塑性性能。针对高层建筑转换结构使用中的要求,提出了一种腋撑式的新型梁式转换结构,并对该种结构进行了剪力墙结构算例的Push-over分析。采用能力谱法评估了该结构的整体抗震性能,表明该方法是对带转换层剪力墙结构进行弹塑性分析、评估结构抗震安全性的一种有效方法。     

基于OPENSEEs的螺栓连接预制装配剪力墙简化建模方法

为解决当前螺栓连接装配剪力墙仿真分析依赖实体单元建模造成的求解效率低下问题,本文基于分层壳单元和OPENSEEs中的CoupledZeroLength零长单元提出了螺栓连接预制装配剪力墙结构的简化建模方案,建立了拟静力抗震性能分析数值模型,并通过试验滞回曲线和骨架曲线验证了建模方法的有效性。结果表明该建模方案得到六片剪力墙的屈服荷载和峰值荷载与试验结果误差均在10%以内,滞回曲线的捏拢效应、刚度退化、强度退化特性均和试验吻合良好,剪力墙底部的外侧竖向钢筋应变以及连接钢框的水平和竖向滑移的仿真与试验对比,证实了CoupledZeroLength零长单元可以有效模拟螺栓滑移。这一切表明,简化建模案适用于不同剪跨比下的全装配和半装配预制装配剪力墙的弹塑性分析,可以为进一步研究螺栓连接装配剪力墙在超/高层结构的弹塑性分析提供参考。     

用于剪力墙滞回性能分析的材料本构模型研究

目的提出适用于ABAQUS的混凝土本构计算方法,解决现有材料本构模型不能准确模拟地震作用下钢筋混凝土剪力墙的滞回性能的问题.方法基于《混凝土结构设计规范》附录C混凝土应力-应变曲线,提出适用于ABAQUS的混凝土本构模型;采用钢筋单轴本构模型合理考虑了Bauschinger效应,利用ABAQUS用户子程序接口VUMAT进行二次开发,编制了用于显式动力分析的钢筋本构模型的计算程序,并采用分层壳单元对往复荷载下钢筋混凝土剪力墙滞回性能进行数值模拟.结果通过实验对比,验证了采用笔者采用的混凝土和钢筋本构模型能够较好地反映钢筋混凝土剪力墙在低周往复荷载作用下的滞回性能.结论数值模拟结果与试验结果吻合良好,笔者采用的材料本构模型能够较好地模拟钢筋混凝土剪力墙的滞回性能.     

基于OpenSEES的SRC柱低周往复加载数值模拟

为研究型钢混凝土构件在往复荷载下的弹塑性滞回性能,采用开源的地震工程模拟系统OpenSEES进行有限元数值模拟。选用基于Kent-Scott-Park混凝土本构关系和Giuffr啨-Menegotto-Pinto钢筋本构关系的纤维模型,对钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)柱试件和型钢混凝土(Steel Reinforced Concrete,SRC)柱试件建模。分析结果表明:将OpenSEES中基于纤维模型的位移型梁柱单元(Displacement-Based Beam-Column,DBBC)、零长度单元和P-Delta转换器结合使用,能体现SRC柱在不同轴压比下滞回环的特点,较好地反映型钢对混凝土柱强度与刚度的加强作用,模拟SRC柱试件在大变形下的非线性反应,可供SRC结构构件数值模拟和地震反应分析参考。     

低周往复荷载作用下的空心桥墩抗震性能分析

为了研究不同因素对矩形空心桥墩抗震性能的影响,采用数值模拟方法,通过非线性静力分析,考察钢筋混凝土空心桥墩在低周往复荷载下的抗震性能。通过与已有试验数据比较,验证了数值模型的有效性及准确性。在此基础上研究轴压比、配箍率、配筋率、高宽比等因素对空心桥墩抗震性能的影响。结果表明,所建数值模型能够较好地模拟桥墩在低周往复荷载作用下的受力性能;在正常范围内稍稍提高轴压比可以提高桥墩的极限抗压承载能力;配筋率的提高也有利于桥墩的抗压承载能力的提升,而高宽比及配箍率的改变对桥墩的抗震性能影响不大。     

新型全装配剪力墙抗震性能模拟

参考“螺栓连接件螺栓”式水平接缝连接构造全装配混凝土剪力墙(PSW-1),设计了一种新型“螺栓连接件”式水平接缝连接构造全装配混凝土剪力墙(PSW-2),并通过有限元软件ABAQUS建立了PSW-1、PSW-2和对比现浇剪力墙试件(SW-1)的理论分析模型。在试验工况下对PSW-1进行了单向加载模拟并将所得荷载位移曲线与试验结果进行对比,证明文中数值模拟方法有效;对PSW-1、PSW-2与SW-1进行了低周反复加载数值模拟,研究了这3类剪力墙试件的抗震性能。结果表明,PSW-2新型装配式剪力墙试件的抗震性能总体上优于PSW-1装配式剪力墙试件;PSW-2试件的承载力及刚度与SW-1现浇剪力墙试件基本一致,变形能力略好,但耗能能力略低于SW-1试件;3类试件破坏形态存在一定差异。     

钢筋混凝土无洞叠合剪力墙低周反复荷载试验

研究钢筋混凝土无洞叠合剪力墙的抗震性能。对4片钢筋混凝土无洞叠合剪力墙和2片钢筋混凝土普通剪力墙分别进行了低周反复荷载试验,对比研究试件的受力全过程、开裂部位、裂缝发展情况以及破坏形态,分析试件的承载能力、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性性能等抗震性能。研究表明:钢筋混凝土叠合剪力墙的受力性能与钢筋混凝土普通剪力墙类似,具有较好的抗震性能,剪式支架能使钢筋混凝土叠合剪力墙的预制部分与现浇混凝土形成整体,共同工作,承受外部荷载。     

新型低剪力墙非线性有限元分析与试验研究

针对传统低剪力墙延性的不足,提出了一种改进方案.为了准确把握新型配筋方案的优势,共完成了两片低剪力墙的低周反复加载试验,考察了它们在往复荷载作用下的极限承载力性能、滞回特性、延性以及破坏特征等.以试验研究为基础,采用ABAQUS有限元分析软件,对比分析了4种不同配筋形式低剪力墙的非线性性能,并对新型低剪力墙竖缝的开设位置进行了研究.试验结果与有限元分析表明：设置钢筋暗支撑、开缝及设置钢板的方式均可改善传统低剪力墙的延性及变形性能;与带暗支撑低剪力墙相比,新型低剪力墙的变形能力及耗能能力提高显著,抗震性能更好,且具有明显的多道抗震防线.     

钢筋混凝土异型剪力墙高层结构抗震性能试验及理论分析研究

在结构概念设计和错列剪力墙结构的基础上,提出一种新型钢筋混凝土异型剪力墙高层结构,制作了异型剪力墙试验模型,用MTS电液伺服系统对模型进行了低周反复加载抗震试验;考虑混凝土结构的非线性,对这种新型异型剪力墙进行了有限元分析,并与试验结果进行了比较研究;计算与试验结果符合较好,表明这新型异型剪力墙建筑结构同时具有建筑功能好、使用空间大、整体抗侧刚度大、延性保持良好、抗震安全度高等优点,是一种结构性能、建筑性能、经济技术优良的新型剪力墙结构.     

预制混凝土双板剪力墙的耗能能力

为系统研究预制混凝土双板(DWPC)剪力墙的耗能能力,并为制定地方技术规程和试点工程应用提供科学依据,对3类不同边缘构造、不同剪跨比的6个预制装配式DWPC剪力墙和3个现浇剪力墙的足尺比例试件在低周反复荷载下进行了对比试验研究,对比分析了3类试件的滞回特性和耗能能力,并比较了各试件的等效粘滞阻尼系数.结果表明,DWPC剪力墙的滞回特性和耗能能力与现浇剪力墙接近,具有较强的耗能能力,抗震性能较好.研究为DWPC剪力墙结构体系的抗震设计以及进行更深入的研究提供了基础资料.     

砌体墙片抗震破坏有限元分析

为研究既有砌体墙片的抗震破坏性能,在水平低周反复荷载实验基础上,利用ANSYS有限元软件,建立砌体墙片有限元计算模型,并进行低周反复荷载下抗震破坏有限元分析。结果表明,不同高宽比的砌体墙片破坏形态不同,高宽比为0.6的砌体墙片的破坏形态是弯剪型破坏,高宽比为1.0和1.2的砌体墙片的破坏形态是剪切型破坏。墙体裂缝大致为交叉斜裂缝。实验结果验证了有限元分析方法的可行性。     

带约束拉杆双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能数值模拟及参数分析

为了研究带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,进行了16个该形式组合剪力墙的反复加载试验,并采用OpenSees程序对带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙试件进行数值模拟.在试验及数值模拟的基础上,对影响该形式组合剪力墙抗震性能的主要参数进行分析.结果表明,高宽比、轴压比以及约束拉杆间距对剪力墙的抗震性能影响显著.随着高宽比的增大,组合剪力墙的初始刚度以及屈服荷载和峰值荷载减小显著,其后期刚度退化和耗能能力降低;轴压比对组合剪力墙抗震性能的影响主要表现在后期刚度的退化程度;约束拉杆间距的减小可以提高组合剪力墙的承载力,减弱后期的刚度退化程度,增大其耗能能力.     

不同轴力对钢筋混凝土剪力墙抗震性能的影响

轴向力对钢筋混凝土剪力墙在反复荷载作用下的承载力和延性等性能具有显著影响。为系统研究轴拉力和轴压力对钢筋混凝土剪力墙的抗震性能影响规律,本文基于有限元软件开展了剪力墙拉剪性能和压剪性能的数值模拟研究。基于反复荷载作用下剪力墙的试验结果与分析模型计算结果的对比,验证了分析模型的合理性。通过7片钢筋混凝土剪力墙的受力性能分析,深入探讨了轴力对剪力墙抗震性能的影响规律。结果表明：剪力墙的承载能力和水平抗侧刚度随轴压力的增大而增大,随轴拉力的增大而减小。轴压比为0.1、0.2的剪力墙,延性较好,能够满足抗震要求,剪力墙延性随轴拉力的增大而减小。以《混凝土结构设计规范》中钢筋混凝土剪力墙的斜截面受剪承载力计算公式为基础,提出了轴力影响下剪力墙斜截面受剪承载力的分析预测公式。     

边缘纵筋对暗柱型钢焊接装配式剪力墙抗震性能影响

为进一步研究暗柱型钢焊接连接的预制装配式剪力墙的抗震性能,在原试验基础上,通过有限元软件ABAQUS建立其非线性分析模型,与原试验的破坏模式、滞回曲线等对比,对模型的可行性进行验证,并通过应力云图、滞回曲线等参数分析不同的边缘构件纵筋直径对墙体承载力和变形的影响。结果表明:有限元剪力墙模型能较好地模拟试验,吻合程度良好;随着边缘构件纵筋直径的增加,墙体的承载力、耗能等都提高,当钢筋直径增大到一定程度后,剪力墙的承载力增加变得缓慢;增大边缘构件纵筋直径,可以提高预制装配式剪力墙的抗震性能。     

基于ANSYS的剪力墙结构抗震性能分析

根据实际工程的要求,需对日本某现有的剪力墙结构做抗震性能分析,考虑到此结构位于地震频繁的日本,且剪力墙布置不规则,质量分布不均匀,在分析时应采用简化了的结构模型,并利用时程分析法计算地震作用．本文选择常见的单轴多质点体系进行模型的简化,突出的是,在处理地基对基础的约束作用时采用了Tajimi模型的结果,在计算机模拟时利用大型通用有限元分析软件ANSYS进行建模、模态分析以及地震时程分析．分析结果需要与日本当地的抗震要求对比,主要对剪力墙的剪应力和基础转角进行验算,藉以评测结构的抗震性能,旨在探索这种诊断类似建筑物抗震性能的思路和方法,为国内抗震研究的进一步完善提供参考价值．