基于MFBFE剪力墙单元研究及低周反复试验数值分析

基于力插值纤维单元是目前钢筋混凝土结构非线性分析最常用的单元,它忽略单元的截面剪切变形,采用平截面假定,但对于剪力墙构件,其截面高度比较大,仍采用平截面假定忽略截面剪切变形将会造成较大的误差。基于这一背景,文中提出考虑截面剪切变形的修正基于力插值纤维单元(MFBFE),其截面不再是平截面,而是曲面,用以模拟剪力墙的地震反应非线性分析。基于OpenSees进行MFBFE单元开发,并对一组9个剪力墙试件进行水平低周往复模拟。实例分析结果显示较好地预测了构件的初始刚度、屈服力、极限力、卸载刚度、残余位移、延性和能量耗散,表明MFBFE单元模拟剪力墙地震反应非线性分析有较高的精度。并且对MFBFE单元在不同轴压比、不同高宽比、不同混凝土强度、不同纵向配筋率、不同约束区长度、不同配箍率下进行趋势分析。数据显示,文中提出的分析模型的适用范围很广,对于上述不同的计算和构造条件下都满足精度要求。

剪力墙非线性分析单元MFBFE的理论及开发

纤维单元以其单元自身的优点被广泛使用于梁柱构件的非线性分析中,对于剪力墙构件,由于纤维单元采用平截面假定,忽略单元的截面剪切变形,会造成很大的误差。该文对基于力插值的纤维单元进行修正,将其引入到剪力墙构件的分析中,介绍了考虑截面剪切变形的修正基于力插值纤维单元(MFBFE)和材料单轴本构的形成,给出单元在OpenSees平台上的开发过程,特别是迭代过程中的非线性分析算法和OpenSees框架下单元和材料本构的实现方式。通过实例分析对MFBFE的应用效果进行检验,得到了两组6片剪力墙的水平低周往复模拟数据,与试验结果对比,可以认为试件模拟结果中各项抗震性能指标均与试验值相接近,单元分析精度较高。

强震下高层建筑反应模拟方法研究及其平台开发

随着我国城市化进程的加快，高层建筑抗震成为城市防灾减灾领域的一个研究重点。震害资料表明，在强震作用下，部分高层建筑严重受损或倒塌，直接导致了巨大的人员伤亡和财产损失。为了保证强震作用下高层建筑结构安全，必须加强强震下结构抗震性能的研究，而建立起一个合理有效的强地震作用下高层建筑反应模拟方法是实现这个目标的必由之路。然而目前高层建筑在强震下的模拟方法在很多方面还存在问题，如剪力墙非线性分析模型不成熟；多维应力状态下的材料本构有待进一步认识；强非线性在计算中容易迭代不收敛而中止导致不能得到计算结果等。

基于修正力插值纤维单元的汶川地震典型高层建筑震害模拟

在非线性阶段,剪力墙构件由于其截面高度比较大,受力极为复杂,仍采用平截面假定将会造成较大的误差。考虑截面剪切变形的修正基于力插值纤维单元(MFBFE),其截面不再是平截面,而是曲面,在剪力墙构件的非线性地震反应分析有较高的精度。基于MFBFE单元对汶川地震中破坏严重的都江堰市电信大楼进行逐步增量时程分析(IDA)。分析结果显示底层和9层是薄弱层,而底层由于各指标基本都为最大值,因此将首先出现破坏,这与震害调查结果基本相符。验证了MFBFE单元在实际结构分析中的合理性和可靠性,为高层建筑结构地震灾变行为研究提供参考。