基于損傷的剪力墻結構倒塌模擬方法研究.pdf

1、目前各國的相關規(guī)范條文幾乎都是基于工程經驗或可靠度來考慮結構的抗倒塌設計,其中抗連續(xù)倒塌理論相對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依據,尤其對剪力墻結構的罕遇地震作用的倒塌和連續(xù)性倒塌研究甚少,開展對剪力墻結構的倒塌機制、破壞機理研究迫在眉睫。
　　本文從混凝土結構倒塌模擬方法、倒塌判定準則等方面,針對剪力墻結構的損傷演化機理,分別基于材料損傷、構件(單元)損傷、結構損傷模型等方面,采用不同模擬方法和分析平臺

2、進行了多方面多層次的研究。
　　首先,基于Park-Ang模型以及眾多學者對其進行的改進和修正研究,建立了一種同時考慮變形和滯回耗能的單元損傷模型,在此基礎上提出了一種層損傷指數和結構損傷指數的推導方法,即兼顧考慮了構件損傷的程度又考慮了構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結構損傷指數的影響。
　　其次,給出了建立混凝土損傷塑性本構模型的基本步驟,給出了單軸和多軸受力情況下混凝土的損傷本構方程、損

3、傷演化方程,并將其運用于剪力墻結構的倒塌模擬分析中。
　　第三,基于隱式有限單元法,利用生死單元法并結合本文提出的單元損傷模型及推導的層損傷指數和結構損傷指數的方法,對某剪力墻結構進行了損傷倒塌分析。由層損傷指數推導得到的結構損傷指數在宏觀上能反映結構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合理的評價結構的破壞過程,其很大程度上低估了結構損傷指數所對應的結構應處于的破壞狀態(tài)。
　　第四,采用本文提出的單元損傷模

4、型,利用層損傷指數和結構損傷指數對某剪力墻結構進行了損傷倒塌分析。采用生死單元法模擬結構的受力變形過程與實際情況不相符,倒塌破壞階段的結構承載力、層間位移角以及層損傷等指數均偏大,偏于保守。采用單元損傷模型模擬能真實反映結構的受力變形過程,符合實際,并借鑒胡聿賢等人提出的損傷狀態(tài)評價指數,根據本文推導的層損傷指數定義了結構各損傷破壞狀態(tài)所對應的層損傷狀態(tài)評價指數。
　　第五,采用混凝土損傷塑性模型,并結合層損傷指數和結構損傷指數對

5、某剪力墻結構進行了損傷倒塌分析。分析表明采用混凝土損傷塑性模型時,結構的承載力、層間位移角、層損傷指數、能量等總體變化趨勢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對應關系差異過大,當結構進入倒塌破壞階段,層間位移角仍然不再適用。層損傷指數已不能很好地評價結構的受力變形性態(tài),而結構損傷指數則表現良好?？梢圆捎媒Y構損傷指數對結構在整個受力變形響應過程中損傷破壞狀態(tài)進行定性評價,并給出了結構各損傷破壞狀態(tài)所對應的結構損傷狀態(tài)評價