基于拟力法的剪力墙结构非线性抗震分析

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随着社会经济和科学技术水平不断飞跃发展,人们对物质生活需求也不断提高。高层和超高层建筑正逐渐引领当前建筑行业发展的潮流,而钢筋混凝土剪力墙结构作为一种重要抗侧力构件,在高层结构中能有效减少结构的侧向位移,提高结构的抗震性能。国内外学者根据剪力墙受力及变形特点提出了不同的剪力墙计算模型,各模型都有本身的优点以及局限性,需要进一步完善。历来的震害现象和试验表明,钢筋混凝土剪力墙结构能够有效减小地震作用下的侧向位移,刚度和延性表现良好,因此钢筋混凝土剪力墙在地震作用下的非线性动力反应引起了广泛关注。一般的非线性分析方法分为静力非线性和动力非线性两类,而静力非线性分析方法由于本身的局限性,应用并不广泛。弹塑性时程分析方法由于能反映地震作用瞬时变化对结构特性的影响,能对结构做出较全面评估,因此成为各国规范建议的抗震设计方法。一般的动力方法计算过程中刚度矩阵不断变化,需要不断迭代计算,在大型复杂结构计算中往往效率较低。拟力法是建立在塑性机制模型基础上的一种动力非线性时程分析方法,通过建立局部塑性机制与结构位移和恢复力之间的关系方程对结构进行非线性求解,给出地震激励下结构瞬时的非线性特性变化,整个计算过程中刚度矩阵保持常数,比传统变刚度的动力非线性计算方法更稳定,计算效率更高。本文对剪力墙计算模型的发展状况进行了简要概述,将已有的拟力法理论及研究成果与现有宏观剪力墙单元模型相结合,提出了基于拟力法的剪力墙宏观单元非线性模型,给出了模型的推演过程,并用四个剪跨比不同的剪力墙试验对模型进行了数值对比验证,文中详细给出了剪力墙结构静力及拟静力计算方法以及相关算例分析,最后利用MATLAB软件平台进行了程序代码的自主开发,实现了对钢筋混凝土框架剪力墙模型在地震作用下的非线性求解,并对分析结果进行了详细分析和阐述。
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