剪力墙弹塑性有限元模型与建模方法

剪力墙弹塑性有限元模型与建模方法引言：

剪力墙是建筑结构中常见的一种承载结构，主要用于抵抗水平荷载

和提供抗震能力。为了准确地分析剪力墙的受力性能和抗震性能，研

究人员提出了各种弹塑性有限元模型和建模方法。本文将探讨剪力墙

的弹塑性有限元模型以及常用的建模方法，旨在为剪力墙的设计和分

析提供参考。

一、剪力墙的弹塑性有限元模型

剪力墙的弹塑性有限元模型是基于弹塑性力学原理建立的数学模型。它能够考虑剪力墙在受力过程中的弹性变形和塑性变形，并给出相应

的应力-应变关系。常见的剪力墙弹塑性有限元模型有弯曲模型、剪切

模型和拟静力模型。

1. 弯曲模型

弯曲模型是基于剪力墙的弯曲性能建立的有限元模型。它通常将剪

力墙看作一根梁柱，采用弯矩-曲率关系描述其受力性能。在建模时，

可以根据剪力墙的几何形状和材料性质，确定截面的弯矩惯性矩和受

拉钢筋的位置和数量。然后，通过有限元法进行离散，得到剪力墙不

同截面的弯曲性能。最后，将各截面的弯曲性能进行整体叠加，得到

整个剪力墙的受力性能。

2. 剪切模型

剪切模型是基于剪力墙的剪切性能建立的有限元模型。它一般假设剪力墙在受力过程中主要发生剪切破坏，采用剪切应力-应变关系描述其受力性能。在建模时，可以根据剪力墙的几何形状和材料性质，确定墙体的截面形状和抗剪强度。然后，通过有限元法进行离散，得到剪力墙不同截面的剪切性能。最后，将各截面的剪切性能进行整体叠加，得到整个剪力墙的受力性能。

3. 拟静力模型

拟静力模型是基于剪力墙的拟静力试验结果建立的有限元模型。它通过模拟剪力墙在地震作用下的受力过程，得到了剪力墙的强度、刚度和耗能性能。在建模时，可以根据拟静力试验的结果，确定剪力墙的材料性质和边界条件。然后，通过有限元法进行离散，得到剪力墙的受力性能。最后，将试验结果与有限元分析结果进行对比，验证模型的准确性。

二、剪力墙的建模方法

剪力墙的建模方法是指将实际的剪力墙几何形状和材料特性转化为有限元模型所需的几何形状和材料参数的过程。常见的剪力墙建模方法有几何建模方法、材料特性建模方法和边界条件建模方法。

1. 几何建模方法

几何建模方法是指根据剪力墙的实际几何形状，将其抽象为有限元模型所需的几何形状的过程。常用的几何建模方法有等效矩形法、等效矩柱法和离散法。等效矩形法将剪力墙的截面简化为等效矩形，通

过确定等效矩形的宽度和高度，得到有限元模型的几何形状。等效矩柱法将剪力墙的截面简化为等效矩柱，通过确定等效矩柱的截面尺寸和长度，得到有限元模型的几何形状。离散法将剪力墙划分为有限个小单元，通过确定每个小单元的节点坐标和单元尺寸，得到有限元模型的几何形状。

2. 材料特性建模方法

材料特性建模方法是指根据剪力墙的实际材料特性，将其抽象为有限元模型所需的材料参数的过程。常用的材料特性建模方法有弹性模型、弹塑性模型和本构模型。弹性模型假设剪力墙的材料具有线性弹性特性，通过确定弹性模量和泊松比，得到有限元模型的材料参数。弹塑性模型假设剪力墙的材料具有线性弹性和塑性屈服特性，通过确定弹性模量、屈服强度和塑性强度，得到有限元模型的材料参数。本构模型假设剪力墙的材料具有非线性弹塑性特性，通过建立材料的本构方程，得到有限元模型的材料参数。

3. 边界条件建模方法

边界条件建模方法是指根据剪力墙的实际受力情况，将其抽象为有限元模型所需的边界条件的过程。常用的边界条件建模方法有固支边界法和自由边界法。固支边界法将剪力墙的两侧边界固定，通过施加适当的约束条件，得到有限元模型的边界条件。自由边界法将剪力墙的两侧边界设为自由，通过施加适当的位移加载，得到有限元模型的边界条件。

结论：

剪力墙的弹塑性有限元模型和建模方法是研究剪力墙受力性能和抗震性能的重要工具。通过合理选择模型和建模方法，可以准确地分析剪力墙的受力性能，为剪力墙的设计和分析提供参考。然而，应注意在建模过程中，需要合理选择模型的参数和边界条件，以保证模型的准确性和可靠性。将来，还可以通过进一步研究和实验验证，不断改进和完善剪力墙的弹塑性有限元模型和建模方法。

剪力墙的内力分析

第十五部分——专题 剪力墙的内力分析 一、概述 剪力墙在钢筋混凝土高层建筑结构中有着广泛的应用，目前剪力墙常用的分析方法和结构计算模型,主要有以下几种： 剪力墙的分析方法可以归纳为三大类：数值计算方法；解析方法;半数值半解析方法。剪力墙计算模型： 1、解析法等效连续化法或微分方程法。将结构各层的受力构件沿高度方向进行 连续化,然后用微分方程来求解结构的内力和变形。解析法中应用最多的是等效夹层梁法,最早是应用于分析框架结构,剪力墙出现后被推广应用于联肢剪力墙。这种方法局限性很大,只能用于形状和开洞规则的剪力墙,且此方法对低层和多层建筑误差较大。 2、数值解法此法又称等效离散化法。把一个整体结构连续体离散化为大小和类 型不同的单元体,通过节点连接成整体来代替原有结构,使之满足整体的平衡条件和变形协调条件,从而可以通过位移法、力法和混合法等方法进行数值求解。由于这种方法通用性强,易于编制计算程序,又有较高的计算精度,在工程界广为应用。根据所采用的单元类型的不同,可分成微观模型和宏观模型两大类。 （1）微观模型随着计算机技术的发展和钢筋混凝土本构关系的深入研究,诞生于20世纪60年代的钢筋混凝土有限元方法被运用到分析剪力墙结构上，有限元方法还处于不断发展和完善之中，许多理论问题尚待深入研究,同时,庞大的自由度引起的数值分析上的困难和需要繁重的计算工作量,使得这一方法目前主要用于分析结构部件或局部结构以及试验的计算机模拟,而在分析和设计实际结构中应用较少。目前,用于剪力墙结构的微观模型主要有平面应力膜单元和壳单元。 （2）宏观模型这种模型相对比较简单,宏观模型是目前最主要的研究和使用的模型,已在工程设计中广泛应用。 ａ）等效梁模型用等效梁单元对剪力墙沿墙轴线进行离散。该单元的全部非性变形集中到两端的塑性铰上,可用两端的非线性弹簧表示,中间部分为弹性的,如图1所示。

剪力墙建模基本问题

剪力墙建模基本问题 ABAQUS建模 单元选取： 楼板、剪力墙、连梁（跨高比小于5）都采用空间四边形壳元模拟，采用缩减积分（为考虑材料的非线性行为，在分析中计算刚度。用壳单元能够较准确的反应剪力墙结构梁柱构件的尺寸效应)[1]。 连梁跨高比大于5的采用杆单元模拟[1]； 暗柱：采用Beam单元模拟，和壳的连接采用节点自由度耦合[4]； 钢筋的考虑：壳单元中采用弥散钢筋‘RE-LAYER’，杆单元中添加关键字‘REBAR’； 本构选取： 混凝土本构：暂定对壳元采用ABAQUS自带的混凝土损伤本构模型（由于考虑了损伤效应，他更适合于模拟往复甚至地震作用下的混凝土结构行为）[2]，而ABAQUS中自带的损伤本构模型无法应用于三维梁单元，可用的解决办法为对于梁单元采用基于ABAQUS二次开发的混凝土损伤本构，其中PQ-fiber可以实现。若仍然无法采用此模型，则改为混凝土脆性开裂模型进行计算。 钢筋本构：采用双线性随动硬化模型，考虑包辛格效应，在反复加载卸载过程中无刚度退化[3]。见下图：

几个小问题 建模当中仍然可能存在的小问题还很多，现将我所能考虑到的问题其罗列如下： 1.楼板的壳元和剪力墙的壳元之间的连接问题 2.剪力墙和连梁之间的连接问题 3.剪力墙和暗柱之间的连接问题 4.梁和暗柱之间的连接问题 5.混凝土本构参数的选取问题，这个问题在论文中提到过，下一步对这部分内容进行研究然后确定 6.钢筋的参数选取问题 其中连接问题可以分为刚接或者铰接，不同的论文中有不同的看法，下一步对这部分内容进行确定。 附录： 1.高层钢筋混凝土结构损伤模型及地震损伤描述 2.建筑抗震弹塑性分析—原理、模型与在ABAQUS,MSC.MARC和SAP2000上的实践 3.剪力墙结构易损性分析 4.Opensees中剪力墙的集中模拟方法

midasGen-钢筋混凝土框架剪力墙动力弹塑性分析

例题动力弹塑性分析 2 例题. 钢筋混凝土框架剪力墙动力弹塑性分析 概要 此例题将介绍利用 midas Gen做动力弹塑性分析的整个过程，以及查看分析结果的方 法。 此例题的步骤如下: 1.简介 2.设定操作环境及定义材料和截面 3.用建模助手建立模型平面 4.生成框架柱 5.建立剪力墙 6.楼层复制及生成层数据文件 7.生成墙号 8.定义边界条件 9.输入楼面荷载 10.定义结构类型 11.定义质量 12.定义配筋 13.定义及分配铰特性值 14.输入时程分析数据 15.运行分析 16.查看结果

. 1.简介 本例题介绍使用 midas Gen 的动力弹塑性分析功能来进行抗震设计的方法。例题模型为二层钢筋混凝土框架剪力墙结构。(该例题数据仅供参考) 基本数据如下： ?轴网尺寸：3m x3m ?柱: 300x300 ?主梁： 200x300 ?混凝土： C30 ?层高：一～二层：3.0m ?地震波： El Centro ?分析时间： 12 秒 图1 分析模型

例题 动力弹塑性分析4 2.设定操作环境及定义材料和截面 在建立模型之前先设定环境及定义材料和截面 1.主菜单选择文件>新项目 2.主菜单选择文件>保存:输入文件名并保存 3.主菜单选择工具>设置>单位系:长度 m, 力 kN 图2 定义单位体系 4.主菜单选择特性>材料>材料特性值： 添加：定义C30混凝土 材料号：1 名称：C30 规：GB10(RC) 混凝土：C30 材料类型：各向同性 5.主菜单选择特性>截面>截面特性值： 添加：定义梁、柱截面尺寸；墙厚度 注：也可以通过程序右下角随时更改单位。

盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模

盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模 （原创版） 目录 1.盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模的意义和背景 2.钢混凝土剪力墙的结构特点和设计要点 3.建模过程中的关键技术和方法 4.建模后的效果和应用 5.总结 正文 一、盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模的意义和背景 随着我国建筑行业的发展，高层建筑越来越多，结构也越来越复杂。作为建筑结构的重要组成部分，剪力墙在承担建筑的重量和抵抗外部荷载方面起着关键作用。钢混凝土剪力墙由于其良好的抗震性能和经济性，被广泛应用于高层建筑中。盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模，旨在通过数字化手段，提高剪力墙设计的准确性和效率，为建筑行业的发展做出贡献。 二、钢混凝土剪力墙的结构特点和设计要点 钢混凝土剪力墙是由钢筋混凝土墙和钢板组成的复合墙体，具有良好的抗震性能和承载能力。在设计过程中，需要考虑以下几个要点： 1.墙段长度和厚度：根据建筑的高度、宽度和结构形式，合理确定墙段长度和厚度，以确保剪力墙的稳定性和经济性。 2.钢筋配置：合理配置钢筋，可以提高剪力墙的抗震性能和承载能力。在设计过程中，需要考虑钢筋的种类、规格和布置方式。 3.钢板配置：钢板是剪力墙的重要组成部分，其质量直接影响剪力墙的抗震性能。在设计过程中，需要考虑钢板的种类、规格和布置方式。

4.混凝土强度等级：混凝土强度等级是影响剪力墙承载能力的重要因素。在设计过程中，需要根据工程实际情况，合理选择混凝土强度等级。 三、建模过程中的关键技术和方法 在建模过程中，需要采用以下关键技术和方法： 1.三维建模：通过三维建模软件，建立钢混凝土剪力墙的三维模型，直观地展示剪力墙的结构形式和几何尺寸。 2.参数化设计：通过参数化设计，实现剪力墙的快速设计和优化，提高设计效率和准确性。 3.数据交换和共享：通过数据交换和共享技术，实现不同专业之间的协同设计，提高设计质量和效率。 四、建模后的效果和应用 建模后，可以实现以下效果和应用： 1.提高设计质量：通过数字化手段，提高剪力墙设计的准确性和效率，降低设计错误和返工率。 2.提高施工效率：通过模型的可视化，提高施工现场的沟通和协作，降低施工难度和工程成本。 3.提高建筑品质：通过模型的模拟和分析，优化建筑结构形式和材料配置，提高建筑的安全性、舒适性和耐久性。 五、总结 盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模，采用先进的数字化手段，提高了剪力墙设计的准确性和效率，为建筑行业的发展做出了积极贡献。

弹塑性计算

编辑本段1. 引言 《建筑抗震设计规范》5.5.2条规定，对于特别不规则的结构、板柱－抗震墙、底部框架砖房以及高度不大于150m的高层钢结构、7度三、四类场地和8度乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构宜进行弹塑性变形验算。对于高度大于150m的钢结构、甲类建筑等结构应进行弹塑性变形验算。《高层建筑混凝土结构技术规程》5.1.13条也规定，对于B级高度的高层建筑结构和复杂高层建筑结构，如带转换层、加强层及错层、连体、多塔结构等，宜采用弹塑性静力或动力分析方法验算薄弱层弹塑性变形。 历史上的多次震害也证明了弹塑性分析的必要性：1968年日本的十橳冲地震中不少按等效静力方法进行抗震设防的多层钢筋混凝土结构遭到了严重破坏，1971年美国San Fernando地震、1975年日本大分地震也出现了类似的情况。相反，1957年墨西哥城地震中11～16层的许多建筑物遭到破坏，而首次采用了动力弹塑性分析的一座44层建筑物却安然无恙，1985年该建筑又经历了一次8.1级地震依然完好无损。 可以看出，随着建筑高度迅速增长，复杂程度日益提高，完全采用弹性理论进行结构分析计算和设计已经难以满足需要，弹塑性分析方法也就显得越来越重要。 2.现有弹塑性分析方法综述 2.1 静力弹塑性分析 1. 计算方法 (1) 建立结构的计算模型、构件的物理参数和恢复力模型等； (2) 计算结构在竖向荷载作用下的内力； (3) 建立侧向荷载作用下的荷载分布形式，将地震力等效为倒三角或与第一振型等效的水平荷载模式。在结构各层的质心处，沿高度施加以上形式的水平荷载。确定其大小的原则是：水平力产生的内力与前一步计算的内力叠加后，恰好使一个或一批杆件开裂或屈服； (4) 对于开裂或屈服的杆件，对其刚度进行修改后，再增加一级荷载，又使得一个或一批杆件开裂或屈服； (5) 不断重复步骤（3）、（4），直至结构达到某一目标位移或发生破坏，将此时的结构的变形和承载力与允许值比较，以此来判断是否满足“大震不倒”的要求。 2. 计算模型 POA方法中结构的弹塑性是通过定义构件力和变形的关系曲线实现。对于梁和柱，可以较为准确的模拟。但是对于剪力墙，一直没有理想的计算模型，目前可以进行POA的商用计算软件包括MIDAS/GEN等，是将剪力墙简化为两根刚体梁通过非线性弹簧（包括轴向变形、弯曲变形、剪切变形

剪力墙弹塑性有限元模型与建模方法

剪力墙弹塑性有限元模型与建模方法引言： 剪力墙是建筑结构中常见的一种承载结构，主要用于抵抗水平荷载 和提供抗震能力。为了准确地分析剪力墙的受力性能和抗震性能，研 究人员提出了各种弹塑性有限元模型和建模方法。本文将探讨剪力墙 的弹塑性有限元模型以及常用的建模方法，旨在为剪力墙的设计和分 析提供参考。 一、剪力墙的弹塑性有限元模型 剪力墙的弹塑性有限元模型是基于弹塑性力学原理建立的数学模型。它能够考虑剪力墙在受力过程中的弹性变形和塑性变形，并给出相应 的应力-应变关系。常见的剪力墙弹塑性有限元模型有弯曲模型、剪切 模型和拟静力模型。 1. 弯曲模型 弯曲模型是基于剪力墙的弯曲性能建立的有限元模型。它通常将剪 力墙看作一根梁柱，采用弯矩-曲率关系描述其受力性能。在建模时， 可以根据剪力墙的几何形状和材料性质，确定截面的弯矩惯性矩和受 拉钢筋的位置和数量。然后，通过有限元法进行离散，得到剪力墙不 同截面的弯曲性能。最后，将各截面的弯曲性能进行整体叠加，得到 整个剪力墙的受力性能。 2. 剪切模型

剪切模型是基于剪力墙的剪切性能建立的有限元模型。它一般假设剪力墙在受力过程中主要发生剪切破坏，采用剪切应力-应变关系描述其受力性能。在建模时，可以根据剪力墙的几何形状和材料性质，确定墙体的截面形状和抗剪强度。然后，通过有限元法进行离散，得到剪力墙不同截面的剪切性能。最后，将各截面的剪切性能进行整体叠加，得到整个剪力墙的受力性能。 3. 拟静力模型 拟静力模型是基于剪力墙的拟静力试验结果建立的有限元模型。它通过模拟剪力墙在地震作用下的受力过程，得到了剪力墙的强度、刚度和耗能性能。在建模时，可以根据拟静力试验的结果，确定剪力墙的材料性质和边界条件。然后，通过有限元法进行离散，得到剪力墙的受力性能。最后，将试验结果与有限元分析结果进行对比，验证模型的准确性。 二、剪力墙的建模方法 剪力墙的建模方法是指将实际的剪力墙几何形状和材料特性转化为有限元模型所需的几何形状和材料参数的过程。常见的剪力墙建模方法有几何建模方法、材料特性建模方法和边界条件建模方法。 1. 几何建模方法 几何建模方法是指根据剪力墙的实际几何形状，将其抽象为有限元模型所需的几何形状的过程。常用的几何建模方法有等效矩形法、等效矩柱法和离散法。等效矩形法将剪力墙的截面简化为等效矩形，通

轻型木结构整体房屋有限元模型常用简化方法

轻型木结构整体房屋有限元模型常用简化方法 目前，轻型木结构房屋整体的有限元分析方法主要分为以下两种：(1)将三维的结构简化为二维的有限元模型；(2)由一系列的平面单元组成三维的有限元模型。 将三维结构简化为二维的有限元模型 图3.1 Nateghi建立的二维房屋有限元模型 Nateghi(1988)[373]建立了轻型木结构房屋整体的有限元模型，所考虑的荷载有重力荷载和侧向风荷载，如图3.1所示。该模型将三维的结构简化为二维的有限元模型。房屋的各部分用端部带有旋转弹簧的梁单元模拟。弹簧的刚度由节点试验得到的弯矩—转角曲线确定。墙体通过一对具有线性刚度的交叉受拉杆单元提供，杆单元的端部为铰接点。这个模型仅用来确定结构在风荷载作用下的薄弱构件。通过研究发现，房屋的连接是最为薄弱的环节。此模型只能用来模拟重力荷载和风荷载为主要荷载的轻型木结构房屋，对于地震荷载作用下的房屋模拟，需添加模型中连接单元的非线性特征。 Folz和Filiatrault [206]建立了一个离散质量—刚度的动力有限元分析模型，如图3.2所示。此模型已经应用到轻型木结构地震分析计算机程序SAWS(Seismic Analysis of Wood-frame Structures)中。在这个模型中，剪力墙被简化成零高度的非线性剪力弹簧。连接及剪力墙的滞回环由骨架曲线及一些事先定义好的在最大位移和最小位移之间的直线段构成。钉连接节点的数据通过对试验数据的拟合得到。剪力墙弹簧的数据则是通过对剪力墙往复荷载作用下的细致有限元模拟得到的。轻型木结构房屋整体三维模型简化为二维模型。所有的水平楼（屋）面平面内的刚度假设为刚性。此模型十分的简单有效，但并不能体现楼（屋）面的刚度对结构整体的影响，也不能反应剪力墙的倾覆和弯曲。

钢筋混凝土剪力墙弹塑性分析方法

钢筋混凝土剪力墙弹塑性分析方法 随着高层建筑和超高层建筑的不断涌现，结构安全性问题备受。钢筋混凝土剪力墙作为建筑结构的重要组成部分，其弹塑性性能对整个结构的稳定性与安全性具有显著影响。因此，对钢筋混凝土剪力墙进行弹塑性分析，对于保障建筑物的安全运行具有重要意义。 钢筋混凝土剪力墙弹塑性分析方法是一种用于分析钢筋混凝土剪力墙在受力过程中弹性与塑性性能的方法。该方法综合考虑了材料非线性、几何非线性和边界条件非线性等多方面因素，以准确预测钢筋混凝土剪力墙的承载能力、变形性能和破坏模式。 钢筋混凝土剪力墙弹塑性分析方法基于弹塑性力学基本理论，通过有限元法或其他数值计算方法，对剪力墙的应力-应变关系进行模拟。该方法能够真实反映剪力墙在受力过程中的非线性行为，揭示其微观机制与破坏模式。与传统的弹性分析方法相比，弹塑性分析方法更为精确，能够更好地预测结构的实际性能。 在进行钢筋混凝土剪力墙弹塑性分析时，首先需要建立合适的有限元模型。模型应考虑剪力墙的几何形状、材料属性、边界条件以及加载条件等因素。在建立好模型后，可采用合适的求解器进行求解，得到剪力墙在受力过程中的变形、应力、应变等结果。

以某高层建筑的钢筋混凝土剪力墙为例，采用弹塑性分析方法对其进行了模拟分析。通过对其在不同工况下的应力、应变分布和破坏模式进行对比，发现该剪力墙在受力过程中的弹塑性行为和破坏模式与实际情况相符，表明弹塑性分析方法的有效性和准确性。 钢筋混凝土剪力墙弹塑性分析方法是一种考虑了材料、几何和边界条件非线性的分析方法，能够准确预测剪力墙在受力过程中的性能和破坏模式。通过采用该方法，结构设计人员可以更加合理地进行钢筋混凝土剪力墙的设计和优化，提高建筑物的安全性和稳定性。因此，钢筋混凝土剪力墙弹塑性分析方法在建筑结构设计中具有广泛的应用前景。 钢筋混凝土框架-剪力墙结构是一种常见的建筑结构形式，具有良好的抗震性能和承载能力。然而，在地震作用下，这种结构仍然可能发生破坏和倒塌。因此，本文将探讨钢筋混凝土框架-剪力墙结构的弹塑性地震反应分析。 在过去的几十年中，国内外学者对钢筋混凝土框架-剪力墙结构的弹塑性地震反应进行了广泛的研究。这些研究涉及了地震波的输入、结构的能量吸收和转换、以及结构的破坏模式等方面。 在地震波的输入方面，研究表明，地震波的频率和幅值对钢筋混凝土

PKPM中型钢混凝土剪力墙的建模及计算处理

PKPM中型钢混凝土剪力墙的建模及计算处理PKPM是我国常用的结构设计软件之一，用于进行建筑结构的分析和 设计。中型钢混凝土剪力墙是一种常见的结构形式，具有良好的抗震性能，不仅可以提供垂直荷载的承载能力，还可以有效地抵抗水平荷载的作用。 下面将介绍PKPM中型钢混凝土剪力墙的建模及计算处理流程，包括 模型创建、材料定义、截面设计、荷载施加及分析求解等步骤。 1.模型创建 首先，在PKPM中创建一个新的工程项目，在“模型创建”选项中选 择“建筑模型”。根据实际情况，在建筑模型中绘制出房屋的平面及立面 布置。 2.材料定义 选择“材料”选项，定义钢筋混凝土及钢材的性质。可以通过选择标 准型号或手动输入材料弹性模量、泊松比等参数，以便后续的分析计算。 3.截面设计 在“截面”选项中定义钢筋混凝土剪力墙的截面尺寸及配筋。可以选 择标准型号或手动输入截面尺寸，然后选择配筋方式及配筋率。根据设计 要求，可以进行截面的验算及调整。 4.荷载施加 选择“荷载”选项，定义房屋结构所要承受的重力荷载和地震荷载。 重力荷载包括自重、活载等，可以根据实际情况进行施加。地震荷载可以 根据设计要求选择相应的规范。

5.分析求解 在“分析”选项中选择适当的分析方法，如弹性静力分析、弹塑性静 力分析等。定义计算参数，并进行分析求解。 6.结果查看 分析求解完成后，可以查看PKPM给出的计算结果，包括剪力墙的受 力状态、变形情况、应力分布等。根据计算结果，进行必要的调整和优化。总结： PKPM中型钢混凝土剪力墙的建模及计算处理，需要进行模型创建、 材料定义、截面设计、荷载施加及分析求解等步骤。通过PKPM软件的分 析计算功能，可以为中型钢混凝土剪力墙的设计提供科学依据，确保结构 的安全性和稳定性。

轻型木结构房屋精细化有限元建模方法

轻型木结构房屋精细化有限元建模方法 国内研究概况 近年来，随着轻型木结构房屋建筑逐渐被引入我国，国内的相关科研机构及院校也开展了一系列的数值模拟研究，特别是木框架剪力墙的精细有限元数值模拟研究，目前尚无整体轻型木结构房屋精细化数值有限元模拟的相关研究。 程海江[10]在通用有限元程序ABAQUS中建立了精细化的木框架剪力墙数值模型用于分析墙体在单调及低周反复荷载作用下的抗侧性能。在其模型中，墙骨柱等木框架构件采用B21梁单元模拟，覆面板采用CPS4R单元模拟，以上构件在墙体变形的整个过程中被假定处于弹性状态。在该模型中，作者采用一个两节点用户自定义单元U1[144]来模拟连接覆面板与木框架之间的钉连接节点在反复加载下的恢复力特性。当墙骨柱上拔不可忽略时，底梁板与墙骨柱之间的连接亦采用该用户自单元来模拟，反之，采用铰连接。研究表明钉连接节点采用用户自定义单元的墙体模型能模拟单调及反复加载下墙体的反应，且具有较高精度。 周楠楠[27]采用类似文献[10]相同的方法建立了精细化的木框架剪力墙模型，同时钉连接节点采用用户自定义单元U1进行模拟，以此对墙体模型进行了单调及反复加载作用下抗侧性能的研究，模型能很好地反应木框架剪力墙在单调及反复加载作用下的抗侧性能。随后该作者将墙体模型用带有两个交叉弹簧的等效桁架模型进行简化，并建立简化的整体房屋模型进行地震作用下的动力时程反应分析。等效桁架中的交叉弹簧仍采用用户自定义单元U1模拟，弹簧参数根据墙体相关滞回曲线确定。本章后半部分将给予文献27的工作，介绍该分析方法的具体流程。 李青纯[30]、闫旭朝[31]亦采用类似文献[10][27]的建模方法建立了木框架剪力墙数值有限元模型用于墙体抗侧性能的相关研究，不同的是钉连接节点采用程序自带的一对自由度相互垂直的非线性弹簧单元Spring2模拟，故只对墙体模型进行单调加载下的抗侧性能研究。 周丽娜[28]采用类似Mi[289]的建模方法，在通用有限元程序Sap2000中剪力了96个精细化的木框架剪力墙模型，研究了不同构造因素对有、无横撑较高木框架剪力墙抗侧性能的影响程度。 胡国玺[29]在通用有限元程序ANSYS中建立了精细化的木框架剪力墙数值有限元模型，研究墙体有无墙角锚栓、有无横撑等不同构造类型下的抗侧性能。模型中采用BEAM4单元模拟木框架各构件，覆面板采用SHELL63单元模拟。连接木框架与覆面板的单个钉连接节点采用两个自由度相互垂直且不耦合的

钢筋混凝土分离式建模

一、简介 钢筋混凝土有限元建模的方法与结果评价（前后处理），是对钢筋混凝土结构进行数值模拟的重要步骤，能否把握模型的可行性、合理性，如何从计算结果中寻找规律，是有限元理论应用于实际工程的关键一环。Blackeage以自己做过的一组钢筋混凝土暗支撑剪力墙的数值模拟为例，从若干方面提出一些经验与建议。希望大家一起讨论、批评指正(******************.cn)。 程序：ANSYS 单元：SOLID65、BEAM188 建模方式：分离 暗支撑剪力墙结构由北京工业大学曹万林所提出，简言之就是一种在普通钢筋配筋情况下，加配斜向钢筋的剪力墙结构。 二、单元选择 以前经常采用的钢筋混凝土建模方法是通过SOLID65模拟混凝土，通过SOLID65的实常数指定钢筋配筋率，后来发现这种整体式的模型并不理想，而且将钢筋周围的SOLID65单元选择出来，再换算一个等效的配筋率，工作量也并不小。最关键的是采用整体式模型之后，得不出什么有意义的结论，弄一个荷载-位移曲线出来又和实验值差距比较大。只有计算的开裂荷载与实验还算是比较接近，但这个手算也算得出来的东西费劲去装模作样的建个模型又有什么意义？ 所以，这次我尝试采用分离式的模型，钢筋与混凝土单元分别建模，采用节点共享的方式。建模时发现，只要充分、灵活地运用APDL的技巧，处理好钢筋与混凝土单元节点的位置，效率还是很高的。 [center] 暗支撑剪力墙数值模型[/center] 看过很多的资料，分离式模型是用LINK8与SOLID65的组合方式，这样做到是非常直观，因为LINK8是spar类型的单元，每个节点有3个自由度，这与SOLID65单元单节点自由度数量是一致的。但是问题也就由此产生，当周围的混凝土开裂或是压碎时，SOLID65将不能对LINK8的节点提供足够地约束（如下图箭头方向），从而导致总刚矩阵小主元地出现影响计算精度，或者干脆形成瞬变体系导致计算提前发散。 [center] LINK8+SOLID65的问题[/center] 如果采用梁单元模拟暗钢筋，就算包裹钢筋的混凝土破坏了，钢筋单元本身仍可对连接点提供一定的侧向刚度（其实钢筋本身就是有一定抗弯刚度的），保证计算进行下去。ANSYS中的梁单元比较多，建议选取beam188单元。beam188支持弹塑性分析、自定义截面。可以用内力计算结果按截面插值得出应力结果，这样，SOLID65+beam188不仅解决了SOLID65+beam188的小主元问题，而且可以方便地控制钢筋单元的划分密度，也扩充了钢筋单元输出信息。 三、单元组合方式 将剪力墙中所有钢筋单元（包括暗柱、梁的纵、箍筋、暗支撑钢筋、暗支撑箍筋、暗分布筋）单独建模，为了能够与混凝土单元节点共享，将混凝土单元细化，单元高度设为暗柱箍筋间距与墙片分布筋间距的最大公约数。 钢筋与混凝土单元节点共享。不考虑粘接-滑移影响。其实由于混凝土单元已经细化过了，钢筋周围的混凝土由于钢筋作用而开裂之后，钢筋节点受到混凝土的约束降低，这也相当于引入了一部分粘接-滑移的力学作用，只不过没有考虑进大变形、大滑移时的几何非线性及边界非线性因素。 四、混凝土开裂与压碎判定 采用最大拉应力准则判定混凝土开裂，采用WW准则判定混凝土压碎。在许多文章中都建议关闭混凝土压碎判定以改善收敛，个人认为得不偿失，关闭了压碎特性将过高地估计构件的承载力及后期刚度，一个错误的、与实际出入很大的计算结果的收敛性再好，即使弹出了激动人心的solution is done又有什么意义呢？至于收敛性，可以通过其它的方式来改善。 五、本构关系 经试算发现，混凝土单元选用随动强化模型时将难以收敛，选用等向强化模型则好得多，而且混凝土的随动特性并

超高层复杂剪力墙结构设计与有限元模拟

超高层复杂剪力墙结构设计与有限元模拟 本文以一实际超高层复杂剪力墙结构体系设计为例，采用有限元软件ANSYS对其进行仿真分析，开展其在恒载及活载下的静力分析，在此基础上进一步开展其在风荷载及地震作用下的动力分析，考察结构的动力响应，基于此验算了结构的承载力及变形，均满足高层建筑混凝土结构技术规程及建筑抗震设计规范的要求。最后，本文给出该结构体系的施工建议及相关的注意事项，为同类高层剪力墙结构的设计与施工提供参考与借鉴。 标签：高层剪力墙ANSYS 动力分析施工建议 一、引言 剪力墙是一种能较好的抵抗水平荷载的构件，又名为抗震墙。剪力墙结构室内墙面比较整齐，具有抗侧刚度大，位移小，结构自重大，吸收地震能量大等特点。本工程为超高层剪力墙结构体系，地下一层，地上十八层。主体结构屋面板顶标高为52.190m，室内外高差为0.450m。本工程建筑结构安全等级为二级，相应的设计使用年限为50年。建筑抗震设防分类为丙类。框架和剪力墙抗震等级为二级。地面粗糙度为 C 类。基本风压为0.40kN/m2，基本雪压为0.40kN/m2。本工程抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.20g，设计地震分组为第一组，场地类别为一类，特征周期Tg=0.45s。地基基础设计等级为乙级。建筑物相应的绝对标高为74.500m。本文结合这一高层剪力墙的结构设计，给出了设计过程，采用有限元软件ANSYS对其开展了相应分析，结合相关规范验算了结构的承载力及变形，为同类工程提供参考和借鉴。 二、结构设计 1.材料选择与属性 基础、地下室、框架柱、剪力墙、楼屋面梁、楼屋面板、楼梯的混凝土强度等级为C30。所有垫层混凝土强度等级为C15，地下室外墙、主楼筏板、裙楼底板抗渗等级为P6。二b类环境中混凝土强度等级为C30，二a类环境中混凝土强度等级C25，一类环境中混凝土强度等级C20。 框架和楼梯梯段中纵向钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25，且屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于1.30;钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值且屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于 1.30;钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%。钢筋的强度标准值应具有不小于95%的保证率。HPB235级钢筋的强度设计值fy取为210N/mm2，HRB335级钢筋的强度设计值fy 取为300N/mm2，HRB400级钢筋的强度设计值fy取为360N/mm2。 2.结构构件的尺寸选取

剪力墙端柱建模方法

剪力墙端柱建模方法 1. 引言 剪力墙是一种常用的结构构件，用于抵抗地震和风荷载。在剪力墙的设计中，端柱是一个重要的组成部分。端柱的建模方法对整个剪力墙的性能和安全性起着至关重要的作用。本文将介绍剪力墙端柱的建模方法，并给出详细的步骤和注意事项。 2. 建模步骤 2.1 确定端柱的几何形状 首先，需要确定端柱的几何形状。端柱一般为矩形截面，其尺寸可以根据设计要求和荷载计算得出。在建模时，可以使用建模软件（如AutoCAD、Revit等）绘制端 柱的几何形状，并将其导入到有限元分析软件中进行后续分析。 2.2 确定端柱的材料性质 在建模前，需要确定端柱的材料性质，包括弹性模量、泊松比、抗拉强度、抗压强度等。这些参数可以通过实验测试或查阅相关资料得到。在有限元分析软件中，可以将这些参数输入到材料库中，以便后续使用。 2.3 建立有限元模型 接下来，需要建立端柱的有限元模型。可以使用有限元分析软件中的网格划分工具，将端柱的几何形状划分成小的单元（如四边形或六边形），并将其连接起来形成网格。在划分网格时，需要注意网格的密度和形状，以保证分析结果的准确性。 2.4 设置边界条件 在建模时，需要设置端柱的边界条件。一般来说，端柱的底部固定，顶部可以设置为自由或固定。这取决于具体的设计要求和分析目的。在有限元分析软件中，可以通过选择适当的边界条件来模拟实际情况。 2.5 施加荷载 在建模完成后，需要施加荷载。荷载可以根据设计要求和实际情况来确定。常见的荷载包括地震荷载、风荷载、温度荷载等。在有限元分析软件中，可以通过施加节点力或面力的方式来模拟荷载作用。 2.6 进行分析 最后，进行有限元分析。有限元分析软件会根据输入的几何形状、材料性质、边界条件和荷载，计算出端柱的应力、应变、变形等结果。可以通过查看分析结果，评估端柱的性能和安全性。

盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模

盈建科中型钢混凝土剪力墙的建模 一、引言 随着我国建筑行业的不断发展，钢混凝土结构因其良好的力学性能和优越的抗震性能而在建筑工程中得到了广泛应用。中型钢混凝土剪力墙作为钢结构体系的重要组成部分，对其进行建模分析具有重要意义。本文将探讨中型钢混凝土剪力墙的建模方法，并以实际案例进行分析，以期为相关领域的研究和工程实践提供参考。 二、中型钢混凝土剪力墙建模方法 1.参数设置 在进行中型钢混凝土剪力墙建模时，首先需要设定相关参数。包括材料属性、几何参数、加载工况等。其中，材料属性主要包括钢和混凝土的弹性模量、泊松比、密度等；几何参数包括墙厚、墙高、钢材规格等；加载工况包括地震作用、风荷载等。 2.模型建立 在参数设置完成后，采用相关软件进行模型建立。模型可分为两部分：钢结构部分和混凝土部分。钢结构部分主要包括钢梁、钢柱和钢板；混凝土部分主要包括剪力墙和楼板。建模时，应注意确保各部分的连接关系符合实际情况。 3.计算分析 模型建立完成后，进行计算分析。计算分析主要包括结构的内力分析、位移分析、屈曲分析等。在计算过程中，应根据实际工程需求选择合适的计算方

法，如弹性分析、弹塑性分析或非线性分析。 4.结果验证 为保证计算结果的准确性，需要对计算结果进行验证。验证方法包括与实际工程数据对比、与相关规范要求对比等。通过结果验证，可以发现模型建立和计算过程中的不足之处，为后续优化提供依据。 三、建模过程中的关键技术 1.钢混凝土材料性质 钢混凝土材料的性质对结构性能具有重要影响。在进行建模时，需要充分考虑钢混凝土材料的力学性能、耐久性能和防火性能等因素。 2.剪力墙几何参数 剪力墙几何参数的正确设置对结构分析和设计至关重要。在建模过程中，应根据实际工程需求合理设置剪力墙的厚度、高度以及钢材规格等几何参数。 3.加载工况设置 加载工况设置合理性直接关系到结构计算结果的准确性。在进行加载工况设置时，应充分考虑工程实际受力情况，合理设定地震作用、风荷载等加载工况。 四、建模案例展示 本文选取三个实际案例进行分析，分别为案例一、案例二和案例三。以下将对各案例进行简要介绍，并展示计算结果及分析。 1.案例一 （1）模型简介：本案例为一栋10层的中型钢混凝土剪力墙结构，剪力墙厚度为300mm，高度为3000mm，钢材规格为HRB400。

层壳模型在剪力墙结构计算中的应用

层壳模型在剪力墙结构计算中的应用 钢筋混凝土剪力墙是高层建筑中的主要抗侧力构件，要正确模拟高层建筑的破坏行为，就必须提出能够准确模拟剪力墙构件破坏的力学模型。本文基于复合材料力学原理，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，并与纤维模型结合，暗柱剪力墙的面内剪切、面内弯曲和面外弯曲行为进行了模拟计算。 标签剪力墙；分层壳模型；纤维模型；非线性分析；倒塌 一、分层壳剪力墙单元 （一）、单元模型 分层壳剪力墙单元的基本原理如图1 所示。即将一个壳单元划分成很多层，将剪力墙中的钢筋和混凝土都分布到各层中去。通过有限元计算，可以得到壳单元中心层的应变和曲率，然后，认为壳单元各层材料在厚度方向满足平截面假定，就可以由中心层应变和曲率得到各钢筋和混凝土层的应变，进而由材料本构方程可以得到相应的应力，积分得到整个壳单元的内力。 （二）、混凝土层本构模型 混凝土受压行为采用基于V on Mises屈服准则的等向硬化弹塑性材料模型，该模型比较适于描述剪力墙中以平面受力为主的混凝土[3]。混凝土初始屈服应力设定为1/3f[4]c。混凝土的一维等效应力应变关系采用Rüsch建议的抛物线加水平段形式[5]，混凝土的极限压碎应变为0.33%。达到压碎应变后，相应的混凝土积分点退出工作，混凝土的刚度和应力都降到零。 二、钢筋混凝土纤维模型（THUFIBER） 剪力墙边缘暗柱采用清华大学土木系在MARC2003程序基础上开发的针对钢筋混凝土杆系结构的钢筋混凝土纤维模型（THU FIBER）[2]模拟。在THUFIBER中，每个钢筋混凝土杆件截面被划分成36个混凝土纤维和4个钢筋纤维，如图3所示。用户可以分别定义每个纤维的位置、截面积和本构关系。程序自动根据平截面假定得到每个纤维的应变，并迭代计算确保截面应力平衡。THUFIBER提供的混凝土本构关系如图2所示，其滞回关系为原点指向型。 三、计算模型及算例验证 （一）面内剪切受力分析 对于高宽比不是很大的矮墙，在侧向力作用下，会有较大的面内剪切变形。如何准确模型剪力墙的剪切变形一直是剪力墙有限元分析的难点，特别是当要考

ANSYS 钢筋混凝土建模

ANSYS 钢筋混凝土建模 一、简介 钢筋混凝土有限元建模的方法与结果评价（前后处理），是对钢筋混凝土结构进行数值模拟的重要步骤，能否把握模型的可行性、合理性，如何从计算结果中寻找规律，是有限元理论应用于实际工程的关键一环。Blackeage以自己做过的一组钢筋混凝土暗支撑剪力墙的数值模拟为例，从若干方面提出一些经验与建议。希望大家一起讨论、批评指正(******************.cn)。 程序：ANSYS 单元：SOLID65、BEAM188 建模方式：分离 暗支撑剪力墙结构由北京工业大学曹万林所提出，简言之就是一种在普通钢筋配筋情况下，加配斜向钢筋的剪力墙结构。 二、单元选择 以前经常采用的钢筋混凝土建模方法是通过SOLID65模拟混凝土，通过SOLID65的实常数指定钢筋配筋率，后来发现这种整体式的模型并不理想，而且将钢筋周围的SOLID65单元选择出来，再换算一个等效的配筋率，工作量也并不小。最关键的是采用整体式模型之后，得不出什么有意义的结论，弄一个荷载-位移曲线出来又和实验值差距比较大。只有计算的开裂荷载与实验还算是比较接近，但这个手算也算得出来的东西费劲去装模作样的建个模型又有什么意义？ 所以，这次我尝试采用分离式的模型，钢筋与混凝土单元分别建模，采用节点共享的方式。建模时发现，只要充分、灵活地运用APDL的技巧，处理好钢筋与混凝土单元节点的位置，效率还是很高的。 暗支撑剪力墙数值模型 看过很多的资料，分离式模型是用LINK8与SOLID65的组合方式，这样做到是非常直观，因为LINK8是spar类型的单元，每个节点有3个自由度，这与SOLID65单元单节点自由度数量是一致的。但是问题也就由此产生，当周围的混凝土开裂或是压碎时，SOLID65将不能对LINK8的节点提供足够地约束（如

薄钢板剪力墙结构滞回行为研究

薄钢板剪力墙结构滞回行为研究 随着建筑行业的快速发展，轻质高强的薄钢板剪力墙结构在建筑领域得到了广泛的应用。这种结构具有重量轻、抗震性能好、施工方便等优点，因此在各类建筑中具有广阔的应用前景。然而，地震作用下的薄钢板剪力墙结构滞回行为仍需进一步研究和探讨。为此，本文旨在深入探讨薄钢板剪力墙结构的滞回行为，为其在建筑中的应用提供理论依据和实践指导。 薄钢板剪力墙结构是指以薄钢板为主要构成材料，通过焊接或铆钉连接而成的用于承受竖向和水平荷载的墙体结构。其滞回行为是指在循环加载过程中，结构对于位移和力的响应表现出一种滞后现象。薄钢板剪力墙结构的滞回行为主要受到材料、构造措施、连接方式等因素的影响。 目前，对于薄钢板剪力墙结构的滞回行为研究主要集中在数值模拟和实验研究两个方面。数值模拟方法可以通过精细的模型模拟结构的滞回行为，但是对于材料的本构关系、连接方式的复杂性等因素的考虑仍有一定局限性。实验研究则可以对实际结构进行直接测试，从而更准确地反映结构的真实性能。 本文采用实验研究的方法，对薄钢板剪力墙结构的滞回行为进行深入

研究。收集具有代表性的薄钢板剪力墙结构工程实例，并对其材料、构造措施、连接方式等因素进行详细分析。然后，设计实验方案，包括试件的选择、制作和安装，加载制度的确定以及数据采集系统的设置等。 实验过程中，采用电液伺服加载系统对试件进行循环加载，通过位移传感器和力传感器采集试件在循环加载过程中的位移和力数据。对实验数据进行处理和分析，运用统计学方法和性能指标对薄钢板剪力墙结构的滞回行为进行评估和比较。 通过实验，我们获得了大量有价值的位移和力数据。数据分析结果显示，薄钢板剪力墙结构的滞回行为表现出明显的非线性特征，且在循环加载过程中具有较高的能量吸收能力。结构的滞回性能受到材料类型、构造措施、连接方式等因素的影响。 在实验中，我们还发现薄钢板剪力墙结构的滞回行为具有一定的可靠性和安全性。在循环加载过程中，结构表现出较好的延性和耗能能力，对于减小地震作用下的结构破坏具有重要意义。 本文通过实验方法对薄钢板剪力墙结构的滞回行为进行了深入研究，得出以下

ABAQUS建模教程

ABAQUS结构工程实例建模教程 第1章建模方法介绍 本章通过一框架剪力墙结构，详细介绍了三种建模方法，并在ABAQUS中对模型进行了模态分析。注意：这里建立的模型只包括混凝土一种材料，对于钢筋的建立，将在后续章节中详细介绍。 【例题1.1】模型为九层混凝土框-剪结构，如图1. 1和图1. 2所示。基本数据如下： ➢柱：500mm ×500mm ➢梁：250mm×500mm ➢混凝土：C30 ➢剪力墙：250mm ➢层高: 一层4500mm，二~九层3600mm 图1. 1 结构尺寸

图1. 2分析模型 1.1 【方法一】直接在ABAQUS中建立模型 单位制：N、m、kg、s 1.1.1 Part模块—建立首层和标准层 进入Part模块—Create Part，如图1. 3，Part-1为首层平面，如图1. 4；标准层与首层只是层高不同，而平面布置完全一样，所以可以在左侧模型树Parts—Part-1右击，点击Copy，如图1. 5，进入Part Copy窗口，如图1. 6，命名为Part-2。 图1. 3

图1. 4 图1. 5

图1. 6 在菜单栏中点击Tool—Datum，进入Create Datum窗口，如图1. 7所示，Type 选择Point，Method选择Offset from point。选择有柱的点，在左下角（如图1. 8）Offset（X，Y，Z）中输入（0,0，-4.5），完成之后如图1. 9。 图1. 7 图1. 8

图1. 9 在环境栏中选择，如图1. 10，弹出Create Wire Feature 窗口，如图1. 11，Add method选择Disjoint wires，通过Add，连接柱子的两个端点，完成之后如图1. 12。同理，可以生成标准层Part-2的柱子。 图1. 10