地震作用下结构非线性反应与倒塌破坏的研究是结构工程学科的一项重要课题,也是目前的研究热点之一。尽管国内外学者们已对此提出了一些数值分析方法,但这些方法仍难以较好地对结构进行从弹性到塑性、从小变形到大变形直至倒塌塌落的全过程分析。作为一种非连续性的数值分析方法,离散单元法不要求单元之间位移协调,适用于结构倒塌破坏中的位移场不连续、接触碰撞以及大位移、大转动等问题的求解。离散单元法首先是在岩土工程领域发展起来的,目前已逐步用于结构的非线性地震反应与倒塌破坏机理分析研究。而以往的离散单元计算模型由于模型中的本构关系没有明确的物理意义且单元数目巨大,很难用于大型复杂结构的倒塌破坏分析,特别是以往方法对于结构倒塌前的非线性性能模拟的准确性尚需进一步进行研究。本文对离散单元法在钢筋混凝土框架结构的非线性分析中的应用进行研究,具体工作如下:(1)在查阅大量国内外文献的基础上,对结构非线性与倒塌分析的数值分析方法,尤其是离散单元法在结构工程领域的研究现状进行了总结、评述,并对框架结构非线性分析的理论模型进行了研究。(2)本文对王强提出混凝土本构模型和钢筋本构模型进行二次开发。本文建立的混凝土本构模型应力-应变曲线,其中采用Kent和Park所提出的受压骨架曲线,并由Scott B.D.改进,作者不考虑混凝土裂面效应的影响,并添加了混凝土的受拉性能。对钢筋本构的滞回规则进行完善,使其计算出的结果更加符合实验结果。(3)本文在Fortran语言环境中编写混凝土及钢筋本构子程序的同时,在visual studio里编写了调用主程序,保证程序在编写过程中的正确性,同时模仿真实受力情况对其进行了反复加卸载,观察其滞回曲线及规则,根据要求定义相关的材料本构关系,得到不同加卸载时钢筋的应力应变曲线,保证子程序编写的正确性。(4)运用杆段多弹簧模型以及本文SMS-Collapse程序,采用本文提出的本构模型对低周往复加载下钢筋混凝土柱的受力行为进行了数值模拟,并与试验结果进行了对比研究。分析结果表明,在杆段多弹簧模型中利用新本构模型能够准确描述混凝土梁柱构件的轴力-弯矩耦合效应,并可细致描述截面材料的力学行为发展历程,能够较准确地描述钢筋混凝土梁柱构件在低周往复荷载下的非线性滞回行为。(5)采用本文建立的本构对钢筋混凝土三层平面框架进行数值模拟,通过与试验结果的对比,验证本文所建立的本构模型的正确性和合理性,SMS-Collapse程序可以真实、正确描述结构的反应,能适用于整体结构的非线性分析,并具有较高的精度。