薄钢板剪力墙抗震性能有限元分析

利用ADINA分析程序,在单层结构分析的基础上建立非线性有限元多层结构滞回分析模型,具体分析反复加载下薄钢板剪力墙构件的受力破坏特征及抗震性能,探讨在地震区使用薄钢板剪力墙多层结构的可行性。模型计算结果表明:对于钢筋混凝土框架多层结构,当设计的钢板长细比适宜时,在框架内填充钢板组成的薄钢板剪力墙,可显著提高结构的刚度、承载力,同时也具有较好的延性及耗能性能,对工程应用具有重要的参考价值。     

薄钢板剪力墙抗震性能有限元分析

利用ADINA分析程序,在单层结构分析的基础上建立非线性有限元多层结构滞回分析模型,具体分析反复加载下薄钢板剪力墙构件的受力破坏特征及抗震性能,探讨在地震区使用薄钢板剪力墙多层结构的可行性.模型计算结果表明:对于钢筋混凝土框架多层结构,当设计的钢板长细比适宜时,在框架内填充钢板组成的薄钢板剪力墙,可显著提高结构的刚度、承载力,同时也具有较好的延性及耗能性能,对工程应用具有重要的参考价值.     

钢筋混凝土框架薄钢板组合剪力墙滞回特性有限元分析

在对薄钢板剪力墙结构试验研究的基础上,利用ADINA分析程序建立了非线性有限元滞回分析模型,具体分析了反复加载下薄钢板剪力墙构件的受力破坏特征及抗震性能。从理论分析角度,探讨了在地震区使用薄钢板剪力墙结构的可行性。模型的分析计算显示,对于钢筋混凝土框架结构,当设计的钢板长细比适宜时,在框架内填充钢板组成的薄钢板剪力墙,可显著提高结构的刚度、承载力,同时也具有较好的延性及耗能性能,其计算所得结果与试验相一致。     

冷弯型钢混凝土剪力墙抗震性能有限元分析

利用有限元软件ABAQUS对参考文献中的试件进行数值模拟分析,模拟结果与试验吻合较好。在此基础上,分析剪跨比对结构抗震性能的影响,为该结构在高层建筑中的应用提供参考。     

薄钢板剪力墙结构滞回行为研究

为研究薄钢板剪力墙结构的滞回行为,采用通用有限元分析软件ABAQUS建立其非线性有限元分析模型,并对计算平台、单元选取、网格划分、初始缺陷施加及材料循环本构模型等予以介绍。结合国内外已有的钢板剪力墙拟静力试验,验证了提出的分析模型能够准确地模拟由于平面外变形、局部屈曲、塑性应变累积等因素造成的承载力和刚度退化、曲线捏拢等,并预测了结构的破坏形态。在此基础上,结合试验结果以及有限元分析结果对钢板剪力墙的滞回性能、承载性能、耗能行为、损伤退化特征以及断裂性能进行分析。试验和有限元分析结果均表明:不同的钢板剪力墙局部构造会影响结构的滞回性能、耗能能力、损伤退化行为以及承载性能;开竖缝钢板剪力墙能够显著提高结构的耗能能力,改善曲线捏拢情况,但其承载力有较大降低;加劲钢板剪力墙承载性能有所提高,但其荷载-位移滞回曲线仍然存在明显的捏拢现象,因此在实际工程中需要对加劲肋的尺寸进行优化,使其能够提供足够的约束,有效提高结构抗震性能。     

薄钢板剪力墙多层结构地震反应分析

利用ADINA分析程序建立了非线性有限元多层结构分析模型,分析了其在地震作用下的受力破坏特征及抗震性能,指出薄钢板剪力墙能够有效的提高结构的抗震性能,具有广阔的应用前景。     

竖向钢筋套筒浆锚连接的预制剪力墙抗震性能非线性有限元分析

在低周反复荷载试验的基础上,对套筒灌浆连接的预制装配式剪力墙进行有限元分析,模拟分析轴压比、配筋率和配箍率等因素对剪力墙承载力和变形能力的影响。用ABACUS建立剪力墙非线性有限元模型,对比分析结果与试验结果,验证了有限模型的合理性。有限元模型可模拟实际预制剪力墙的受力性能,轴压比、配筋率、配箍率、混凝土强度对套筒灌浆连接的预制装配式剪力墙的承载力和变形能力影响较大,套筒位置、套筒数量对其影响较小,对这些参数进行合理的调整可以提高预制剪力墙的抗震性能。     

不同连梁双肢剪力墙结构抗震性能非线性有限元分析

在带钢连梁混合双肢剪力墙结构研究的基础上,利用有限元分析软件ANSYS对普通连梁双肢剪力墙和带组合连梁双肢剪力墙两个结构进行了非线性分析,主要从荷载—位移曲线及水平侧移曲线、承载能力和变形能力、刚度退化等方面入手,将三者抗震性能作了比较,得出结论:带钢连梁混合双肢剪力墙结构延性好,且进入塑性状态之后刚度退化更明显,有利于结构抗震,为工程设计提供有意义的依据。     

四角连接弧形开口钢板剪力墙抗震性能有限元分析

利用非线性有限元软件ABAQUS建立了四角连接弧形开口钢板剪力墙分析模型,在验证了有限元计算准确性的基础上,研究了钢板墙厚度及钢板墙加劲形式等对结构抗震性能的影响,结果表明：增大钢板墙厚度,可以提高四角连接弧型开口钢板剪力墙的承载力、刚度、耗能能力,但不利于控制钢板墙的面外变形;与设置纵横加劲肋相比,设置斜加劲肋可以显著提高四角连接弧型开口钢板剪力墙的承载力、刚度、耗能能力,同时也能较好地限制加载前期钢板墙的面外变形,可以作为提高结构抗震性能的重要参考;不同四角连接弧型开口钢板剪力墙模型的等效黏滞阻尼系数值均在0.251～0.287之间,表现出良好的耗能效率;四角连接弧型开口钢板剪力墙在加载过程中可以形成稳定的拉力带,并能保障钢板墙先于框架发生破坏,形成了“强框架、弱钢板”的抗震结构体系。     

RC剪力墙的非线性有限元模拟分析

选取课题组已做过的2片悬臂RC剪力墙试件以及其他文献中的4片不同剪跨比的RC悬臂剪力墙试件,利用非线性有限元方法进行模拟分析,通过对有限元模型和试验得到的剪力墙试件荷载-位移曲线、破坏形态及对应位置钢筋应变值的比较,验证了模型及其参数设置的合理性和可靠性,为RC剪力墙变形性能的研究提供一种可靠的分析方法和手段。     

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。     

冷弯型钢剪力墙结构的非线性有限元简化分析

预制冷弯型钢框架在中、低层住宅及商业建筑中应用越来越广泛,主要通过由等间距螺栓连接且由面层包裹的结构板承载。利用框架特点,可通过厂家提供的负载表或试验数据设计构件。如果要获得结构的弹塑性性能,则需要进行有限元分析。由于需要大量单元来模拟构件和结构面层,此类结构的有限元分析耗时很长。介绍了一种通过有限元分析冷弯型钢结构的简化方法。以某1·2m宽、通过冷弯型钢螺栓连接和面层包裹的典型墙面为例,采用16结点壳单元进行模拟,并以刚度退化因子模拟剪力墙的非线性性能。与传统有限元法相比,新方法所需单元数更少。以某单面剪力墙为例进行分析,结果表明:新方法的精确度及效率更高。最后,采用新方法对某3层结构进行非线性分析。     

依据规范设计的钢板剪力墙的抗震性能

目前美国钢结构协会(AISC)抗震设计规范纳入了钢板剪力墙(SPSWs)的设计要求。钢板剪力墙由薄钢板中夹着被称为水平边界单元(HBEs)的钢梁和被称为竖直边界单元(VBEs)的钢柱组成。无加劲薄钢板在较低剪力作用下屈曲并发展变形,通过屈服变形达到延性和耗能的目的。HBEs的作用是加劲和提高整体强度,并将屈服局限于薄钢板内。VBEs的作用是促进梁端塑性铰的形成。研究依据规范设计的钢板剪力墙的性能,设计了一系列钢板剪力墙试件,采用不同震级的地面震动反应谱的非线性时程分析对其进行性能研究。研究发现,依据现行规范设计的试件能满足各种地震烈度下最大层间位移的要求,并且在最高地震烈度下最大层间位移比小于5%。由于高阶振型对反应的影响,低层钢板剪力墙的延性要求比高层钢板剪力墙要高。由钢板承担的楼层剪力与由边界框架承担的楼层剪力之比为60%～80%,此比值与板的长宽比和地震烈度无关,而与板的厚度有关。9层或以上钢板剪力墙在低烈度地震下对VBEs的需求比规范计算方法要小很多。     

带受拉支撑钢板剪力墙抗震加固钢框架的研究

采用薄钢板作为低层钢结构的补充剪力墙,在层中设置钢板和边界单元,与柱区分开。这种设计是为了满足加强柱的需要,因为柱子是基于抵抗自重和风荷载而设计的。这种结构引入新单元,如仅受拉杆件,以加快施工及执行承载力设计原则(如后强度上限)。采用分层流程图和简化分析模型设计结构原型,并通过大比例试验分析其性能。这种结构具有稳定的滞回性能,直到达到大的层间位移而破坏时,才出现较大的强度退化。建立准确的有限元模型,分析试验中结构的相应性能,模拟结果与试验结果吻合较好,验证了这种结构的有效性。     

新型模块化自保温混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为研究新型模块化装配式自保温混凝土剪力墙在不同轴压比作用下的抗震性能,设计并制作了4组共12个混凝土剪力墙试件,所有试件均为配筋相同的一字型剪力墙,两端设置暗柱,包括1组实心现浇对比剪力墙试件,1组预制空心后填实剪力墙试件和2组新型自保温预制混凝土剪力墙试件,对其进行低周反复加载试验。采用ABAQUS有限元软件建立自保温混凝土剪力墙精细化有限元分析模型。试验结果表明,在3种设计轴压比下,自保温预制剪力墙的平均屈服荷载和平均峰值荷载均与预制实心剪力墙近乎相等;自保温预制剪力墙的延性系数和累积耗能均低于预制实心剪力墙;自保温预制剪力墙的刚度退化规律与预制实心剪力墙相近。在三种设计轴压比下,当顶点水平位移在±20mm以内时,在相同顶点水平位移下自保温预制剪力墙和预制实心剪力墙的耗能系数接近;当顶点水平位移大于±20mm时,在相同顶点水平位移下自保温预制剪力墙的耗能系数略大于预制实心剪力墙。自保温预制剪力墙试件峰值荷载的数值模拟结果与试验结果的误差在5%以内,满足工程精度要求。     

联肢剪力墙的弹塑性有限元分析

本文根据高层建筑结构剪力墙的特点,将Allman单元加以简化,得到一种带旋转自由度的矩形墙板单元,将其与高精度的分层二节点厚梁单元组合,对钢筋混凝土联肢剪力墙作弹塑性有限元分析。为模拟钢筋混凝土的非线性,本文采用应变硬化的弹塑性应力应变关系描述受压混凝土及钢筋,用线弹性应力应变关系描述受拉混凝土,混凝土开裂后的非线性现象则以一些经验公式给予反映,算例表明,本文建立的有限元计算模型用于钢筋混凝土联肢剪力墙的加载全过程分析是合理的,并且计算效率高。     

无筋砌体墙抗剪性能有限元分析

通过对不同高宽比无筋砌体墙破坏形态和应力分布进行有限元分析,研究高宽比对无筋砌体墙抗剪性能的影响。计算结果表明,高宽比对砌体墙抗剪性能影响较大,随高宽比的增大,墙体破坏形态由剪切破坏转为弯曲破坏。且抗侧承载力明显下降。     

碳纤维板加固砖墙抗剪性能的有限元分析

采用大型有限元软件ANSYS8．0,对单调水平荷载下碳纤维加固砖墙的受力性能进行了计算分析。计算结果和试验结果比较表明,只要建模适当,采用已有软件可以定量分析碳纤维板加固砖墙的抗剪性能。为该类墙体抗震性能分析找到一个有效的数值模拟工具。