分层壳单元在剪力墙结构有限元计算中的应用

摘要

钢筋混凝土剪力墙是目前高层建筑中的主要抗侧力构件.由于剪力墙构件与梁、柱等细长构件相比,截面尺寸大,受力变形行为相对比较复杂,其非线性计算模型的研究一直是工程研究中的一个热点.本文基于复合材料力学原理,以MSC.Marc有限元分析软件为平台,提出了适用于剪力墙结构倒塌破坏非线性分析的分层壳墙单元模型.该模型将剪力墙墙体用由多层材料(混凝土或者钢筋)组成的壳单元来模拟.与已有的等效梁模型、等效桁架模型和多垂直杆元模型等剪力墙计算模型相比,该模型直接将混凝土、钢筋的本构行为和剪力墙单元的非线性行为联系起来,因而在描述实际复杂非线性行为方面有着明显的优势,并且混凝土本构模型采用了一种能较好的模拟混凝土在多轴复杂应力状态下的特性的microplane模型.为了验证该计算模型的可靠性,本文选择了三个剪力墙算例,利用分层壳墙单元模型进行建模分析计算.与相应的试验及理论结果进行比较后表明,该模型在受力变形规律、承载力及刚度等方面均与试验和理论吻合较好,可以将其应用于实际剪力墙结构的非线性计算分析.