为研究地震等强动力作用下结构所发生的的非线性反应甚至倒塌破坏,专家学者们各辟蹊径,其中一些国内外学者们采用了离散单元法。离散单元法虽然在研究倒塌破坏时表现良好,然而以往的离散单元法计算模型仍不完善。使用离散单元法进行研究分析时可以采用两种模型:杆段多弹簧单元模型和多弹簧壳单元模型,然而现有的离散单元法计算模型中,仍然无法适用于开洞墙板、异形柱构件,从而无法广泛的适用于各种大型复杂剪力墙、框架剪力墙结构的非线性地震反应与倒塌破坏研究,这使得现有离散单元法仍存在一定的局限性。本文主要对杆段多弹簧单元模型和多弹簧壳单元模型进行研究,具体工作主要有下面几点:1.研读前人成果,归纳总结离散单元法在结构工程领域的发展现状。对适用于墙板构件的离散单元法多弹簧壳单元模型和适用于梁柱构件的离散单元法杆段多弹簧单元模型进行了研究。2.本文改进了现有的杆段多弹簧模型,使之能适用于工字(H)型、T型等异形柱构件;改进了多弹簧壳单元模型,使之能适用于开洞剪力墙结构。由于新的多弹簧模型存在单元错位的问题,还就弹簧组在单元间的位置,弹簧在弹簧组中的位置与计算的关系进行了研究。原有多弹簧壳单元模型的轴向弹簧组无法独自承担弯矩,本文通过允许轴向弹簧组内弹簧双向划分修正了这一问题。3.改进的模型在离散单元法钢筋混凝土结构分析程序SMS-Collapse中予以实现。按照本文改进的理论对程序中现有的多弹簧单元模型进行优化,并对构件间的拓扑关系,在平面内、平面外两个层次进行了修正,在程序计算、前处理、后处理模块都做了改进工作。4.为提高计算效率,本文对SMS-Collapse程序进行了并行化改写,调用多线程计算提高计算效率。当调用线程数目为CPU支持的最大线程数减1到2时,最多可以将计算时间减少至原有一半。5.用改进后的程序对新模型进行算例验证。改进杆段多弹簧单元模型通过对异形截面柱构件的数值模拟进行算例验证,改进多弹簧壳单元模型通过对开洞钢筋混凝土剪力墙构件的数值模拟进行算例验证,单元划分及并行化对计算效率和结果的影响通过钢筋混凝土剪力墙构件的数值模拟进行算例验证。研究结果表明,本文建立的模型能够通过算例验证,可以用于数值模拟。