基于損傷的剪力墻結(jié)構(gòu)倒塌模擬方法研究.pdf

1、目前各國(guó)的相關(guān)規(guī)范條文幾乎都是基于工程經(jīng)驗(yàn)或可靠度來考慮結(jié)構(gòu)的抗倒塌設(shè)計(jì),其中抗連續(xù)倒塌理論相對(duì)整體倒塌理論稍顯成熟,但仍缺乏全面系統(tǒng)的理論和完備的試驗(yàn)依據(jù),尤其對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的罕遇地震作用的倒塌和連續(xù)性倒塌研究甚少,開展對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的倒塌機(jī)制、破壞機(jī)理研究迫在眉睫。
　　本文從混凝土結(jié)構(gòu)倒塌模擬方法、倒塌判定準(zhǔn)則等方面,針對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的損傷演化機(jī)理,分別基于材料損傷、構(gòu)件(單元)損傷、結(jié)構(gòu)損傷模型等方面,采用不同模擬方法和分析平臺(tái)

2、進(jìn)行了多方面多層次的研究。
　　首先,基于Park-Ang模型以及眾多學(xué)者對(duì)其進(jìn)行的改進(jìn)和修正研究,建立了一種同時(shí)考慮變形和滯回耗能的單元損傷模型,在此基礎(chǔ)上提出了一種層損傷指數(shù)和結(jié)構(gòu)損傷指數(shù)的推導(dǎo)方法,即兼顧考慮了構(gòu)件損傷的程度又考慮了構(gòu)件所處的樓層位置不同,以及樓層損傷的程度與所在樓層位置的不同對(duì)結(jié)構(gòu)損傷指數(shù)的影響。
　　其次,給出了建立混凝土損傷塑性本構(gòu)模型的基本步驟,給出了單軸和多軸受力情況下混凝土的損傷本構(gòu)方程、損

3、傷演化方程,并將其運(yùn)用于剪力墻結(jié)構(gòu)的倒塌模擬分析中。
　　第三,基于隱式有限單元法,利用生死單元法并結(jié)合本文提出的單元損傷模型及推導(dǎo)的層損傷指數(shù)和結(jié)構(gòu)損傷指數(shù)的方法,對(duì)某剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行了損傷倒塌分析。由層損傷指數(shù)推導(dǎo)得到的結(jié)構(gòu)損傷指數(shù)在宏觀上能反映結(jié)構(gòu)的受力變形演化過程,但不能按照胡聿賢等人提出的損傷指數(shù)合理的評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的破壞過程,其很大程度上低估了結(jié)構(gòu)損傷指數(shù)所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)處于的破壞狀態(tài)。
　　第四,采用本文提出的單元損傷模

4、型,利用層損傷指數(shù)和結(jié)構(gòu)損傷指數(shù)對(duì)某剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行了損傷倒塌分析。采用生死單元法模擬結(jié)構(gòu)的受力變形過程與實(shí)際情況不相符,倒塌破壞階段的結(jié)構(gòu)承載力、層間位移角以及層損傷等指數(shù)均偏大,偏于保守。采用單元損傷模型模擬能真實(shí)反映結(jié)構(gòu)的受力變形過程,符合實(shí)際,并借鑒胡聿賢等人提出的損傷狀態(tài)評(píng)價(jià)指數(shù),根據(jù)本文推導(dǎo)的層損傷指數(shù)定義了結(jié)構(gòu)各損傷破壞狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的層損傷狀態(tài)評(píng)價(jià)指數(shù)。
　　第五,采用混凝土損傷塑性模型,并結(jié)合層損傷指數(shù)和結(jié)構(gòu)損傷指數(shù)對(duì)

5、某剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行了損傷倒塌分析。分析表明采用混凝土損傷塑性模型時(shí),結(jié)構(gòu)的承載力、層間位移角、層損傷指數(shù)、能量等總體變化趨勢(shì)與單元生死法和單元損傷模型一致。層間位移角與層損傷指數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系差異過大,當(dāng)結(jié)構(gòu)進(jìn)入倒塌破壞階段,層間位移角仍然不再適用。層損傷指數(shù)已不能很好地評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的受力變形性態(tài),而結(jié)構(gòu)損傷指數(shù)則表現(xiàn)良好?？梢圆捎媒Y(jié)構(gòu)損傷指數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)在整個(gè)受力變形響應(yīng)過程中損傷破壞狀態(tài)進(jìn)行定性評(píng)價(jià),并給出了結(jié)構(gòu)各損傷破壞狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)評(píng)價(jià)