地震作用下高层钢筋混凝土结构倒塌数值模拟

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发布时间：2022-07-05

资料介绍

摘要对地震作用下钢筋混结构基于ABAOUS软件平台的任教值模视方法进行了介绍.采用有限
单元注，面料早而的牛新空机构生效放休结构的被 9.用纤维能能担输编十
框架梁和柱,提出了一种新的纤维梁单元方向点计算方法，并给出了计算公式,基于VUMAT 用户子程序实现梁单
元材料积分点材料的失效用于模拟单元消失。采用壳单元模拟钢筋混凝土剪力墙和楼板，提出了壳单元消失的精
确模拟方法,编制了能够用于实现壳单元材料积分点材料失效的子程序。考虑了倒塌过程中构件之间的接触。以
人认方混装和一力取结构为例.外方对其传1级坏模式和倒0.伍模误.果
表明提出的仿真方法是可行的,对其他类型的结构倒塌数值模拟也具有一定的借鉴意义。
[关键词] 数值模拟；倒塌；地震作用；高层钢筋混凝土结构
中图分类号: TU375
文献标识码:A
文章编号：1002-848X（2015)23-0106-07
Research of mumerical simulation of collapse of high-rise structure subjected to earthquake
Ge Dongdong, Chen Xi, Miao Qisong
( Beijing Institute of Arelural Design. China)
Abstract:Numerical simmlation medhod of oollapse of high-ise reinforeed concrede stmeture suljectedl to earthqpake lased
on ABAQUS pmgram was introduced. Using the fimile elememt method , the failure on the marial level was uged lo
simmulale ihe damage and Eailure of stnuctu al members as well as even collapse bilume df ihe ghhal structure. Reinforeed
conc nele frame beams and colums weresimmlated by fiber beam elenb. A new method albout detemmalion of orientalion
node of fber beam ckmem was propreed and calenlation formu was provided. Ekeem death was relized Ly due Eanure of
Integhal point matenals of beam elment malenals bised on suboutine VUMAT. loreed concete shear walk and slall
were simulated by shell elements. Element death of the shell element was implemented in terms df a new accurale
simmulation medhod, and lhe comesponding suhmutine used to delee lhe failure of integ al point malerials of shell ekment
was developed. Comlarts of memlkers in oollere dbonsided. Taking a RC fmme and a freme-shear wall
stmoctue as example , Exilume male and collapse procss of the stmes subjerted to nure earthuakes were simmlanted
mespertively. The simmlation resulls show ihat the proposed simalaling method is pacticable, and provides reference far
mum erical sirmulalion of struclure callapsse br other stmetures.
Kevwords: mumerical simulalion；collapse: seismic ect；highaise neinforeed come nele structure
引言
用有限质点法实现了空间钢结构连续倒塌的全过程
研究结构抗倒塌性能的数值模拟方法主要包含
模拟,但有限质点法在钢筋混凝土结构中的应用还
离散单元法、有限质点法和有限单元法。
需要大量的试验论证和对比研究。
离散单元法不必满足位移连续条件和变形协调
有限单元法是目前用于模拟结构连续倒塌的最
条件,允许单元之间发生相对运动和碰撞,适合大位
主要的方法,常用的有限元分析软件有LS-DYNA,
移和大变形非连续介质问题的求解叫。单元间通
MSC. MARC 和 ABAQUS等。陆新征和江见鲸[5]利
过弹簧来反映相互间作用力和位移的关系。离散单
用LSHDYNA对纽约世贸中心遭恐怖袭击后的连续
元法在处理单元之间碰撞方面具有一定的优越
倒塌过程进行了模拟。陆新征等[]基于 MSC.
性[2]，但构造合理的弹簧单元模型是离散单元法模
MARC平台开发了能够模拟钢筋混凝土杆系结构的
纤维模型程序 THUFBER, Lu Xiao 等l1在此基础上
拟结构倒塌的难点,因此该方法仿真精度并不高,也
难以适用于大规模的计算模型。
成功地模拟了上海中心大厦在强震作用下的连续倒
有限质点法采用点值描述,结构质量集中在各
塌。柳国环等网也基于MSC.MARC,开发了纤维梁
个质点,而连接质点的单元没有质量,根据力平衡条
单元子程序,结合生死单元子程序用于结构的倒塌
件计算。变形描述机制是有限质点法的核心,是该
作者简介: 閤东东.博士,高级工程师,一级注册结构工程师,Emal:
方法区别于有限元法的主要特征日。喻莹等@采
gddhus:16 163.com.