基于OpenSEES的剪力墙低周往复荷载试验的数值分析

框支剪力墙结构的广州花园酒店,原结构及改造后结构均不满足我国现行规范的抗震构造要求,为了了解改造前后结构的剪力墙抗震性能,本文作者对不同配筋与构造的剪力墙进行了低周往复荷试验,同时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很好地从宏观上模拟剪力墙弹塑性行为,包括中和轴移动,剪切变形影响、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,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。 关键词:剪力墙 低周往复荷载试验 OpenSEES MVLEM 弹塑性分析     

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.     

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.     

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.     

框架-剪力墙混合结构层模型试验研究

为了解混合结构的滞回特性及变形性能,利用低周反复荷载试验对6个不同类型的框架-剪力墙结构进行了研究,得到了各个试件的滞回曲线.通过改变剪力墙刚度,框架柱类型以及轴压比,比较了各种因素对结构受力性能的影响.分析了各个试件的加载过程,破坏形态以及滞回曲线,并提出了数值分析方法对试件进行了模拟,最后得出结论,框架-剪力墙结构的抗侧刚度和变形能力主要取决于剪力墙,框架能够改善结构的变形能力,采用钢框架更有助于结构的抗震.     

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。     

低层装配式竖缝中空剪力墙抗震性能

为改善低层装配式混凝土结构的抗震性能,提出一种低层装配式竖缝中空混凝土剪力墙形式,为检验其抗震性能,采用数值模拟方法,建立了4片具有不同缝间墙高宽比的剪力墙模型,通过对比4片墙体模型在低周反复加载下的数值试验结果,研究装配式竖缝中空剪力墙的抗震机理和抗震性能的影响因素.结果表明,不同缝间墙高宽比的墙体滞回曲线形状一致,滞回曲线随缝间墙高宽比的增大饱满程度更高;墙体承载能力和刚度随缝间墙高宽比增大而有所降低,但降低程度不大;通过在低层装配式剪力墙中设置竖缝,改善了墙体延性;竖缝中空剪力墙可用于低层装配式结构中,具有较好的推广价值.     

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.     

内加劲肋对大尺寸KT型相贯节点抗震性能影响的数值模拟分析

相贯节点是钢管结构常用的节点形式,为评价不同加劲方式对大尺寸KT型相贯节点抗震性能的影响,使用有限元软件Ansys建立实体单元模型,分别对不设内部加劲肋、设置两个内部加劲肋、设置四个内部加劲肋情况下的相贯方钢管节点的滞回性能进行了有限元数值模拟分析,得到其在低周往复荷载作用下的滞回曲线及骨架曲线.通过比较各曲线异同,得出在竖腹杆下端设置加劲肋,节点的抗震性能最好.     

中部集中空腔RC剪力墙拟静力试验与数值模拟研究

为了研究中部集中空腔RC剪力墙(空腔墙)的抗震能力,对空腔墙试件进行拟静力试验,研究中部空腔的设置对RC剪力墙结构承载性能、变形能力、耗能能力及破坏模式的影响.采用OpenSees软件中的非线性壳单元建立空腔RC剪力墙的有限元模型,对其力学性能进行数值模拟.研究结果表明:水平往复荷载作用下,空腔RC剪力墙的最终破坏模式为弯剪破坏,空腔墙试件的屈服荷载、峰值承载力和延性性能随着空腔率的增大逐渐降低.非线性壳单元可以较好地模拟空腔RC剪力墙的力学性能.在所研究的空腔率范围内,当位移角达到1/120时,空腔墙试件发生弯剪变形,且其承受的荷载尚未达到极限荷载,说明空腔墙具有较理想的抗震性能.