基于ABAQUS的MVLEM模型及其在RC剪力墙抗震分析中的研究

多垂杆单元模型(MVLEM)通常被用于钢筋混凝土剪力墙的抗震分析中。基于ABAQUS创建了多垂杆单元模型(ABA-MVLEM),建立了适用于纤维梁单元的混凝土和钢筋的本构模型,开发了二线型原点指向型弹簧UEL单元,并编制了ABA-MVLEM的参数化建模程序。为验证该文模型的准确性,制作了3片RC剪力墙试件并对其进行了低周反复加载试验,将试验数据与该文数值模拟结果进行对比,表明了该模型(ABAMVLEM)模拟精度较高,可满足工程精度要求。在RC剪力墙抗震研究的应用中,ABA-MVLEM模型既可表征结构的整体响应,也可从材料层次进行细致分析,具有分析高效性和结果可视化的优点。进一步利用此模型进行参数化分析,探究高宽比、轴压比对RC剪力墙抗震性能的影响,计算发现:在相同侧向位移下,增大高宽比,RC剪力墙构件承载力显著降低,但刚度退化较为平缓;在轴压比n≤0.5时,提高轴压比对小高宽比构件的承载力提升更加明显。

考虑弯剪耦合作用的剪力墙宏观单元非线性有限元分析

SFI-MVLEM单元和分层壳单元为两种典型的考虑弯剪耦合作用的剪力墙宏观单元。通过剪力墙构件及联肢剪力墙结构两个层次,探究SFI-MVLEM和分层壳单元的数值模拟效果,并通过敏感性分析,探究骨料剪切互锁系数、纵筋销栓作用系数及剪力传递系数对单元力学性能的影响。分析结果表明:对于剪力墙构件,SFI-MVLEM与分层壳均具有较好的模拟效果,其中分层壳单元一定程度低估了构件的耗能能力;对于联肢剪力墙结构,分层壳可较好预测结构的承载力,SFI-MVLEM则明显低估了承载力;SFI-MVLEM单元的承载力随着骨料剪切互锁系数及纵筋销栓作用系数的增大而增大,单元剪切变形量及捏缩效应均随着骨料剪切互锁系数及纵筋销栓作用系数的增大而减小;分层壳单元的承载力随着剪力传递系数的增大而增大。

基于向量式有限元的宏观剪力墙单元开发及应用

剪力墙在服役时受到弯剪扭的共同作用,其在强震作用下的非线性模拟分析一直以来都是研究的难点。采用Fortran语言编制了基于向量式有限元的剪力墙宏观单元(MVLEM),结合材料本构及Fischinger弹簧本构对剪力墙进行低周往复试验的数值模拟,其可以较好地反映剪力墙的非线性行为、滞回性能和捏缩性能。单元内力计算时不需单元刚度矩阵,在程序的编制有较大的优势,计算效率高于传统有限元程序,对于大型剪力墙结构的强非线性模拟计算具有较好的工程应用价值。

基于OpenSEES的新单元模型的实现

介绍了开源软件OpenSEES软件的特点,讲述了如何在该软件中添加新的单元模型;编写了剪力墙多垂直杆单元,并成功添加到OpenSEES中;用一个简单的算例来验证新添加的单元。

基于多垂直杆元模型的内藏型钢桁架组合剪力墙抗震性能分析

选取剪力墙宏观模型中的多垂直杆元模型,利用Matlab软件编写程序,对比6个1/4缩尺的内置型钢桁架组合剪力墙试件的试验结果及模型分析的骨架曲线。研究结果表明:采用多垂直杆元模型的数值模拟与试验结果的骨架曲线吻合良好,承载力与刚度退化特征一致;采用钢筋混凝土剪力墙与内置型钢桁架组合的建模方法能够较好地模拟组合剪力墙的剪切本构关系。基于数值分析软件Matlab的多垂直杆元模型在组合剪力墙中的应用合理有效。