钢筋混凝土双肢剪力墙非线性静力有限元分析

利用有限元软件ABAQUS中的混凝土损伤塑性模型,采用分离式方法建立有限元模型,对钢筋混凝土双肢剪力墙进行了非线性分析;在与试验结果进行对比分析的基础上,选取了用于钢筋混凝土剪力墙非线性有限元分析的材料破坏准则和本构关系进行建模;通过数值计算,分析了轴压比、墙连梁跨高比、墙分布钢筋配筋率、边缘构件配筋率对钢筋混凝土双肢剪力墙的承载能力、延性、破坏形态等的影响。结果表明:轴压比、分布钢筋配筋率和连梁跨高比对钢筋混凝土双肢剪力墙的受力性能影响较为明显;边缘约束构件配筋率对墙体的影响较小。     

冷挤压套筒连接装配式剪力墙有限元分析

基于冷挤压套筒连接装配式剪力墙的抗震性能试验结果,采用有限元软件ABAQUS建立非线性有限元模型。对加载全过程中装配式剪力墙的力学性能进行分析,有限元模拟结果与试验结果吻合较好。在此基础上,分析了影响剪力墙力学性能的主要因素,包括墙体剪跨比、轴压比、边缘构件纵筋配筋率等。结果表明:随着轴压比提高,剪力墙极限承载力提高,延性降低;随着剪跨比减小,延性降低;随着边缘构件纵筋配筋率提高,极限承载力略有提高,剪力墙的延性降低。     

预制双向孔剪力墙抗震性能有限元分析

预制双向孔剪力墙是由带水平孔和竖向孔的预制混凝土板、边缘构件、后浇灌孔混凝土组成的墙体。为了进一步了解该预制墙的抗震性能,本文采用有限元软件MSC.MARC,对2个压弯破坏的双向孔剪力墙试件进行了低周往复荷载及单调荷载作用下的非线性有限元分析,并研究了轴压比、水平插筋直径、边缘构件纵向钢筋配筋率对双向孔剪力墙抗震性能的影响。结果表明,有限元分析结果与试验结果吻合良好,表明有限元模型正确、合理;随着轴压比增大,峰值承载力增大,变形能力下降;水平插筋的直径对墙体抗震性能影响不大;增大边缘构件纵向钢筋配筋率能提高墙体的承载力和变形能力。     

高强钢筋高强混凝土双肢剪力墙抗震性能非线性有限元分析

选取合理的钢筋和混凝土应力—应变曲线、破坏准则和模型参数,利用有限元分析软件ABAQUS建立高强钢筋高强混凝土双肢剪力墙有限元模型,并进行了非线性有限元分析,分析了剪力墙承载能力、变形能力和破坏形态等。有限元分析结果与试验结果中各关键点的应力、位移以及延性系数误差均较小,有限元模型墙体的破坏形态与试验墙体破坏形态一致,吻合较好,验证了ABAQUS有限元模型的合理性和可靠性。基于ABAQUS有限元模型,进行参数分析,分析了轴压比、混凝土强度等级、连梁跨高比、暗柱纵筋配筋率和钢筋强度等参数对高强钢筋高强混凝土双肢剪力墙抗震性能的影响。     

带端柱高强混凝土剪力墙非线性有限元的参数分析

采用有限元软件ABAQUS中的混凝土损伤模型,考虑材料非线性,建立带端柱高强混凝土剪力墙的非线性有限元模型,进行数值模拟分析,并将数值分析结果与试验结果进行对比,验证了有限元模型的合理性和可靠性。在此基础上,分析了轴压比、剪跨比、边缘约束构件箍筋间距和纵筋配筋率对剪力墙抗震性能的影响。研究结果表明:随着轴压比的增大,承载能力逐渐增加,延性系数逐渐减小;随着剪跨比的减小,承载能力逐渐增加,延性系数逐渐减小;随着边缘约束构件箍筋间距增大,承载能力和延性系数均逐渐减小;随着约束边缘构件纵筋配筋率的增大,承载能力稍有增大,延性系数先增大后逐渐减小。     

洞口位置对联肢剪力墙抗震性能的影响

采用ABAQUS软件对不同洞口位置高层双肢剪力墙进行推覆分析,比较其在不同轴压比、墙体和边缘构件配筋等条件下的承载和变形能力,以及极限状态时混凝土损伤破坏和钢筋屈服的差异。确定了改善洞口不利位置引起的联肢剪力墙抗震性能下降的有效措施是降低墙肢轴压比和提高边缘构件配筋率,给出了子墙体最小截面高厚比的建议,为实际工程设计提供参考。     

基于神经网络的钢筋混凝土剪力墙抗剪承载力研究（英文）

神经网络(ANN)模型作为土木工程领域中一种有效的方法能够用于解决复杂的问题。基于试验数据采用神经网络对钢筋混凝土剪力墙的抗剪承载力进行预测,收集160个钢筋混凝土剪力墙在低周往复荷载下的试验数据,建立数据库,选取140个试验样本对ANN模型进行训练,20个试验样本进行测试验证。ANN1和ANN2有14个输入参数:混凝土抗压强度、剪跨比、轴压比、竖向钢筋强度、横向钢筋强度、墙体竖向分布钢筋配筋率、墙体水平分布钢筋配筋率、边缘构件纵向钢筋配筋率、边缘构件横向钢筋配筋率、边缘构件与截面面积比、截面高厚比、总截面面积、墙高和截面形状,输入数据分别被归一化到区间[0,1]和[0.1,0.9]。两个模型的输出数据均为剪力。对比分析ANN模型预测的钢筋混凝土剪力墙抗剪承载力与采用规范GB 50011和ACI 318-14公式计算的抗剪承载力,结果表明,神经网络模型能够精确地预测钢筋混凝土剪力墙的抗剪承载力,具有较好的预测和泛化能力。     

竖向分布钢筋部分连接装配整体式剪力墙抗震性能试验及有限元分析

为研究竖向分布钢筋部分连接的装配整体式剪力墙的抗震性能,完成1个预制墙板部分分布钢筋采用预埋件焊接连接试件和1个预制墙板分布钢筋不连接试件的拟静力试验。试验结果表明：采用预埋件焊接连接试件裂缝分布均匀,滞回曲线相对饱满,承载力较高,抗震性能表现良好。采用ABAQUS软件对2榀试件进行有限元分析,得到试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线且与试验结果吻合较好。研究竖向边缘构件纵筋配筋率、连接钢筋直径、高宽比、轴压比、预埋焊板数量及位置等参数对试件抗震性能的影响,结果表明：竖向边缘构件配筋率、高宽比、轴压比对墙体承载力影响较大;预制墙板内连接钢筋直径对墙体承载力影响较小;预制墙板底部两侧合理布置预埋件可有效提升墙体的承载力及延性。     

带斜筋单排配筋混凝土低矮剪力墙有限元模拟

为了研究带斜筋单排配筋混凝土低矮剪力墙的抗震性能,首先利用ABAQUS有限元软件建立了带斜筋单排配筋混凝土低矮剪力墙的弹塑性有限元模型,验证了模型的正确性;随后,对9个带斜筋的剪力墙进行了拓展分析,讨论了墙体配筋率、边缘构件配筋及轴压比对带斜筋单排配筋混凝土低矮剪力墙抗震性能的影响。结果表明:墙体配筋率的增加可提高承载力,斜筋呈扇形布置墙体延性较好;边缘构造箍筋间距越大,承载力越低,且峰值荷载后承载力下降越明显,延性较差;随着轴压比的增大,斜筋对于剪力墙延性的提高作用越明显。     

带竖向接缝的预制混凝土空心模剪力墙受弯性能试验研究

完成了6个带竖向接缝的预制混凝土空心模剪力墙试件在恒定轴力作用下的拟静力试验,研究了墙体的受弯性能以及竖向接缝的连接性能,明晰了墙体的破坏过程和破坏形态。试验结果表明：墙体破坏形态与钢筋混凝土剪力墙相似,破坏时墙体根部混凝土压溃、边缘构件纵筋压曲;部分墙体的破坏区域发展至中部墙板,预制混凝土与后浇混凝土剥离;竖向接缝构造合理、连接可靠,能够保证墙体的整体性能,对受弯性能基本无影响;试件的转角延性系数为4.35~12.54,具有良好的延性;提高边缘构件纵筋配筋率和轴压比,墙体的承载力提高,混凝土压溃面积增大;采用单排竖向插筋对墙体的受弯性能影响较小;GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》的计算方法可用于计算空心模剪力墙试件的承载力,计算结果较为保守。     

Experimental study on seismic behavior of steel column and steel plate RC composite wall coupled structure

钢柱与钢板混凝土组合剪力墙耦合结构体系是由钢板混凝土组合剪力墙及其两侧的钢柱通过钢连梁连接而成。该体系能够拓展“连梁-墙肢”耦合体系的应用范围，两侧钢柱“拉-压”力偶参与承担倾覆力矩，使得单肢墙体亦能获得双重抗震设防机制的保护。为研究钢柱与钢板混凝土剪力墙耦合结构体系的双重抗震机制，设计并制作一个耦连比0.45、缩尺比1/4的5层钢柱与钢板混凝土剪力墙耦合结构试件，对其进行低周往复加载试验，从滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性、损伤特征等方面研究了该结构的抗震性能。基于ABAQUS有限元分析软件，对试验进行模拟。试验与分析结果表明：钢柱与钢板混凝土组合剪力墙耦合结构的顶层钢连梁及墙体分别在顶层侧向位移为21、65 mm时达到屈服状态，当顶层侧向位移为102 mm时，墙体底部形成塑性铰耗能，钢柱与钢板混凝土组合剪力墙达到预定的屈服顺序和破坏模式，实现了钢连梁 单肢剪力墙的双重抗震防线，发挥了联肢剪力墙的耦合机制。     

基于高效精细化连梁计算单元的高层结构核心筒地震行为模拟

钢筋混凝土联肢剪力墙和核心筒在多高层结构体系中有着广泛应用。本文基于所开发的用于钢筋混凝土连梁地震反应分析的考虑非线性剪切的纤维梁单元,结合常规不考虑非线性剪切的纤维梁单元和分层壳单元,在通用有限元软件MSC.MARC(2007r1)平台上建立了一种新的联肢剪力墙和核心筒分析模型。模型分别采用所开发连梁单元、分层壳单元和常规纤维梁单元模拟钢筋混凝土连梁、剪力墙和边缘约束构件,具有高效、准确、建模方便的特点。首先利用相关联肢墙拟静力试验验证模型的准确性。随后对一31层高的核心筒结构进行地震反应模拟,重点对地震激励过程中核心筒内各处连梁的受力规律进行了详细分析,并与采用分层壳单元的计算模型进行了对比。本文提出的联肢剪力墙、核心筒计算模型为基于通用有限元软件平台的高层结构体系弹塑性分析提供了一种新的工具。     

钢柱与钢板混凝土组合剪力墙耦合结构抗震性能试验研究

钢柱与钢板混凝土组合剪力墙耦合结构体系是由钢板混凝土组合剪力墙及其两侧的钢柱通过钢连梁连接而成。该体系能够拓展“连梁-墙肢”耦合体系的应用范围,两侧钢柱“拉-压”力偶参与承担倾覆力矩,使得单肢墙体亦能获得双重抗震设防机制的保护。为研究钢柱与钢板混凝土剪力墙耦合结构体系的双重抗震机制,设计并制作一个耦连比0.45、缩尺比1/4的5层钢柱与钢板混凝土剪力墙耦合结构试件,对其进行低周往复加载试验,从滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性、损伤特征等方面研究了该结构的抗震性能。基于ABAQUS有限元分析软件,对试验进行模拟。试验与分析结果表明：钢柱与钢板混凝土组合剪力墙耦合结构的顶层钢连梁及墙体分别在顶层侧向位移为21、65 mm时达到屈服状态,当顶层侧向位移为102 mm时,墙体底部形成塑性铰耗能,钢柱与钢板混凝土组合剪力墙达到预定的屈服顺序和破坏模式,实现了钢连梁 单肢剪力墙的双重抗震防线,发挥了联肢剪力墙的耦合机制。     

型钢混凝土剪力墙边框柱-腹板组合分析模型研究

通过对型钢混凝土（SRC）剪力墙的非线性有限元分析方法的研究,对目前存在的主要问题及其产生的原因进行了分析。根据SRC剪力墙的受力特点,综合考虑几何模型、材料本构、网格划分、极限状态确定等关键问题,提出了边框柱-腹板组合分析模型,并基于通用有限元程序 ABAQUS进行二次开发,将能够较好反映受剪钢筋混凝土腹板基本受力性能的转角软化桁架模型（RA-STM）嵌入其材料库,应用于SRC剪力墙非线性有限元分析。通过与10片剪跨比为0.56~2.7、轴压比为0.1~0.342的SRC剪力墙拟静力试验结果的对比分析,表明所提出的边框柱-腹板组合模型能够比较准确地计算SRC剪力墙的极限承载能力和极限位移等,比较准确地模拟墙体的荷载-位移全过程曲线,准确地反映墙体的破坏过程和破坏模式。     

Panel shear strength of steel coupling beam-wall connections in a hybrid wall system

One of the most common types of hybrid systems is represented by a hybrid coupled shear wall consisting of steel coupling beams and reinforced concrete shear walls, known as a hybrid wall system. This paper addressed the shear strength of connection between structural steel coupling beams and reinforced concrete shear walls. No specific guidelines are available for predicting the panel shear strength of steel coupling beam-wall connections in a hybrid coupled shear wall system. The panel shear strength of steel coupling beam-wall connections in a hybrid coupled shear wall system is examined through results of an experimental research programme where three 2/3-scale specimens were tested under cyclic loading. Panel shear strength reflects enhancement achieved through mobilization of the reinforced concrete panel using face bearing plates and/or horizontal ties in the panel region of steel coupling beam-wall connections. The results and discussion presented in this paper are compared with ASCE design guidelines for RCS composite joints, which form a similar structural system. Finally, this paper provides the background for design guidelines that include a design model to calculate the panel shear strength of steel coupling beam-wall connections.     

Seismic behaviour of coupling beams in a hybrid coupled shear walls

Steel coupling beams in a hybrid coupled shear wall provide a viable alternative for concrete coupling beams coupling individual reinforced concrete wall piers. Due to the lack of information, current design methods for calculating embedment lengths are silent about cases in which hybrid coupled walls have connection details of stud bolts and horizontal ties. In this work, an analytical study was carried out to develop a model for calculating the embedment lengths of embedded steel sections. Five models for calculating embedment lengths in a hybrid coupled wall are developed as variations of the Prestressed Concrete Institute guidelines for steel brackets attached to reinforced concrete columns. In addition, experimental studies on the hybrid coupled shear wall were carried out. The main test variables were the ratios of the coupling beam strength to the connection strength. The test results indicate that it is more advantageous to design the coupling beams as shear yielding members since the shear-critical coupling beam exhibits a more desirable mode of energy dissipation than the flexure-critical coupling beam.     

基于Perform-3D剪力墙的弹塑性数值分析

钢筋混凝土剪力墙是高层结构抗震的主要抗侧力构件之一。针对其弹塑性行为的特点,目前已发展了多种微观和宏观分析模型。基于Perforn-3D程序中的纤维墙单元,对3个典型的剪力墙试验构件进行低周反复数值模拟,并对材料的本构和建模参数进行了详细的讨论。计算结果表明,该分析方法能够较好地从宏观角度模拟剪力墙的弹塑性行为,适用于高层建筑结构的整体弹塑性分析和抗震性能评估。     

T形型钢混凝土短肢剪力墙斜截面承载力影响因素研究

为了确保T形型钢混凝土短肢剪力墙发生延性剪切破坏,在对其破坏机理进行试验研究的基础上,采用ANSYS有限元分析软件模拟其破坏形态。在分析过程中考虑水平钢筋的配筋率、混凝土强度、轴压比以及型钢配钢率等影响因素的作用。结果表明：水平钢筋体积配筋率、混凝土强度以及型钢配钢率可以明显改变构件的承载力和延性。     

钢筋混凝土剪力墙非线性分析二维材料模型研究

本文建立了一种用于钢筋混凝土剪力墙非线性分析的二维混凝土及钢筋本构模型。该模型对混凝土受压、受拉力学行为分别描述,可以对反复荷载作用下钢筋混凝土剪力墙承载力及变形进行较准确分析。为验证模型适用性,计算单片剪力墙在反复荷载作用下非线性力学行为,结果表明:计算结果反映了剪力墙的滞回特性,初步验证了本文模型的正确性和有效性。