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建模现有的剪力墙

建模现有的剪力墙可能非常具有挑战性。要问的第一个问题是我们要走多远 - 在建模墙壁结构时,我们想花多少钱。建模可以像光束柱元素一样简单,也可以像非线性3D有限元模型一样复杂。

使用大多数现代设计代码,钢筋混凝土剪力墙的设计和细节是一项直接的任务。遵循设计法规和地震规定的要求,可确保在设计地震时墙的正确响应;但是,缺乏混凝土剪切壁不是这种情况。

剪切墙 - 核心轴

参考:http://bit.ly/1paasan

建模现有的剪力墙可能非常具有挑战性。应该正确建模混凝土材料以及钢筋。某些缺陷(例如不足的圈剪接长度)会触发墙壁的过早易碎故障。另一方面,膝盖的位置可以改变墙壁的响应。结果,确定重要的故障模式将是开发行为模型的第一步。

在此简短说明中,我将讨论弯曲墙的特殊情况。下蹲墙的响应将有所不同,需要考虑其他因素。

建模现有的剪力墙(弯曲)

顾名思义,弯曲墙的一般响应受挠曲的控制。如果我们没有其他故障模式发生,情况将是这种情况。较旧结构的一般缺陷通常会阻止墙壁达到其设计能力。即使部分有足够的时间到达屈服点,角杆周围缺乏限制(或者如果我们可以称呼为边界元素)也会显着减少这些墙壁的塑性响应。这最终将限制剪力墙的有效性。

材料特性

大多数行为模型取决于材料的机械性能。例如,人们需要了解混凝土的近似抗压强度,压碎应变,钢的屈服强度等。我们对材料的信息越多,我们就可以在复杂的场景中预测它们的行为。例如,此信息可用于模拟在反向循环加载下混凝土材料的响应。

材料特性:首先在建模剪切墙时

材料特性:首先在建模剪切墙时

全球响应:弯曲或剪切

现有剪力墙的适当模型应解释墙的全球响应以及潜在的局部故障模式。对于高H/L比的墙,响应受屈曲的控制。在大多数情况下,蹲下剪切壁的响应受剪切的控制。正如我们所期望的那样,对于大多数墙壁,弯曲和剪切响应都存在。为什么这很重要?例如,我将沿着弯曲的墙壁。正如我所期望的那样,墙的反应应由弯曲来支配。为了正确建模此响应,我应该对潜在的塑料铰链位置和长度进行良好的估计,因为这两个参数最终会影响最大漂移。良好的行为模型也应考虑剪切变形。在这种情况下,应考虑弯曲和剪切的相互作用。

圈接头

如果我们有圈接头,则应考虑它们的作用。如果位于塑料铰链位置,则可以显着限制弯曲响应。它们甚至可能导致过早失败是长度不足(大多数较旧的结构都是这种情况。

酒吧滑

应考虑墙壁底部的条滑动的效果。这可能会对墙的整体响应产生重大影响。

建模方案

可以使用带有纤维横截面的基于位移的光束柱元件来对剪切壁组件进行建模。Taucer等人提出了基于纤维的基于纤维的梁柱元件。(1991年),是基于一个位移配方,该公式允许分布式可塑性建模,该模型将允许沿元素的任何位置发生。因此,该元件的非线性响应源自每个纤维(混凝土和钢)的非线性应力应变关系。在基于位移的方法中,部分的变形是从近似位移场插值。

光束色谱柱元件的纤维部分

参考:改编自Zhao和Siritharan,2007年

应当指出的是,由于基于纤维位移的梁列元件的配方是基于截面分析的,因此不会对键滑的效应进行建模并忽略剪切变形的效果。因此,该模型应包括其他行为特征,以适当地对这些现象进行适当建模。

建模现有的剪力墙 - 细长钢筋混凝土剪切墙的行为模型

细长钢筋混凝土剪切壁的行为模型

基于纤维位移的光束柱元件可以与翻译剪切弹簧一起使用,以说明剪切变形。但是,这并不能建模弯曲和剪切的相互作用。墙壁底部的旋转弹簧可用于对壁的粘结滑动进行建模。

以下图显示了使用先前描述的技术建模的缺陷壁的响应。

RC剪力墙的反向循环建模

细长剪切壁的反向循环响应 - 使用纤维部分位移柱元件建模,带有旋转弹簧和翻译剪切弹簧

参考:不足的钢筋混凝土剪力壁的地震改造,博士学位论文

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