原创《带缝钢板剪力墙弹塑性简化分析模型》：该文是关于塑性论文范文，为你的论文写作提供相关论文资料参考。
摘 要：基于带缝钢板剪力墙的基本受力特点和变形特征,提出了一种弹塑性简化分析模型,并分别定义了模型的几何参数和非线性参数.为验证简化模型的正确性,分别对带缝钢板剪力墙以及钢框架带缝钢板剪力墙结构进行Pushover分析.分析结果表明：简化模型计算得到的荷载位移曲线和试验及有限元分析结果较为接近,可反映带缝钢板剪力墙的主要受力特征；简化模型可较为准确地反映协同工作时墙板对周边框架的附加作用力.
关键词：钢板剪力墙；开缝；弹塑性；简化模型；pushover分析
中图分类号：TU391； TU392.4 文献标志码：A
文章编号：16744764（2013）02004606
带缝钢板剪力墙制作安装方便,抗震性能优良,经合理设计后可同时具备高延性、高耗能能力,应用前景良好.为推进其应用,国内外学者进行了一系列试验及有限元研究,分析了各种参数对墙板承载力、刚度、延性、耗能能力及稳定性能的影响,获得了许多有益的成果[17].但因目前的常规设计软件难以实现墙板的直接建模,无法考虑壳单元的材料非线性,在分析嵌有带缝钢板剪力墙的结构时存在困难,一定程度上阻碍了该抗震组件的设计分析和工程应用.
带缝钢板剪力墙的几何模型如图1所示,由开缝钢板和两侧边缘加劲肋组成.实际应用中,可通过调整缝间墙肢宽度b、高度l及m等开缝参数来满足工程中对刚度及承载力的不同要求；钢板采用激光切割机开缝以减小残余应力和残余变形,为减小应力集中,竖缝端部采用圆弧过渡[1,8].图2（a）给出了整块墙板在侧向荷载作用下的变形,图2（b）则显示了其中一根缝间墙肢的变形.侧向荷载作用下,墙板以缝间墙肢的弯曲变形为主,各缝间墙肢的变形类似于底端固支、顶端为滑移支座的双曲率梁段；且试验结果显示,当某层的缝间墙肢均在端部形成塑性铰时,墙板达到极限状态,相应的承载力为极限承载力[1].
陆金钰,等：带缝钢板剪力墙弹塑性简化分析模型
为方便带缝钢板剪力墙结构的整体分析,文献[2]基于刚度等效原则,提出了等效交叉支撑模型.文献[9]、[10] 同样基于刚度等效原则,提出采用人字形支撑和"两斜支撑杆加两竖杆"替代钢板剪力墙进行整体分析的观点.文献[11]采用交叉支撑替代带缝钢板墙进行受力分析,在等效过程中同时考虑了刚度等效和承载力等效.文献[12]基于刚度和承载力等效原则,提出采用非线性弹簧替代墙板进行受力分析的简化模型.
上述简化模型均基于刚度或刚度/承载力等效原则,由墙板处于理想刚性边界条件下的刚度和承载力换算得来.但文献[3]指出,实际结构中墙板和上下框架梁相连,边界条件并非理想刚性,且这种边界条件变化对墙板刚度的影响在绝大多数情况下是不可忽略的.这说明仅由理想刚性边界条件下的刚度和承载力换算得到的简化模型的分析结果和实际结构有可能不符.另外,实际结构中带缝钢板剪力墙和周边框架协同受力,会对上下横梁产生附加剪力作用,而采用基于刚度等效的支撑模型代替墙板,往往无法准确给出墙板对横梁的附加剪力,易造成对框架的不安全设计[13].因此有必要研究更精确的简化模型.
笔者提出一种带缝钢板剪力墙的弹塑性简化分析模型,该模型基于墙板的基本受力特点和变形特征,无须对墙板的刚度和承载力进行等效换算.和试验及有限元分析结果的对比表明,该简化模型不仅能够全面反映墙板的主要受力特征,而且可以较为准确地给出墙板对框架横梁的附加作用力,以用于此类结构的整体分析.
1 简化分析模型几何参数定义
带缝钢板剪力墙受到侧向荷载作用时,缝间墙肢的变形和一系列底端固支、顶端滑移支座的受弯构件相似,于是采用图3所示的壁式框架模型替代带缝钢板剪力墙进行受力分析.壁式框架简化模型各部分的几何参数定义如下：
A区：采用框架单元（或beam单元）模拟带缝钢板剪力墙的缝间墙肢.该单元长度取l,横截面取t×b,同时考虑单元的弯曲变形、剪切变形和轴向变形；
B区：采用梁单元模拟带缝钢板剪力墙最外侧的墙肢.在建模时和A区唯一的区别是框架单元采用"T"形截面,以计入墙板侧边加劲肋的影响,考虑加劲肋影响效应后对墙板刚度和承载力的估算精度更高[3,14]；
C、D区：采用梁单元共同模拟缝间墙肢顶部、底部及中部的非开缝板带区域（简称“板带区”）.C区用于模拟板带区在侧向荷载作用下的剪切变形及其在竖向荷载下的轴向变形,因板带区的高宽比很小,侧向荷载下以剪切变形为主,弯曲变形所占比例很小,故在简化模型中忽略板带区水平荷载下的弯曲变形,仅考虑剪切变形.D区用于模拟板带区在水平荷载下的轴向变形及其在竖向荷载下的剪切变形、弯曲变形.需要指出的是,简化模型考虑了板带区在竖向荷载下的弯曲变形,这是因为虽然板带区高宽比较小,在水平荷载下以剪切变形为主,但在竖向荷载下仍是以弯曲变形为主,故简化模型在计算板带区竖向荷载作用下的变形时,同时考虑了弯曲变形和剪切变形；
E区为塑性铰,位于模拟缝间墙肢的各框架单元两端.简化模型以塑性铰来模拟墙板的材料非线性,这对于带缝钢板剪力墙是合适的,试验和有限元研究均表明,对于实现了屈曲前屈服的带缝钢板剪力墙,可以在缝间墙肢端部形成塑性铰,且基本上仅在该位置进入塑性[1,14].
2 简化分析模型非线性参数定义
简化模型通过在A、B框架单元端部设置塑性铰来模拟墙板的材料非线性,故塑性铰非线性参数的定义对简化模型模拟墙板非线性行为的准确性至关重要.本文对墙板整体非线性行为的定义基于FEMA 356规程,图4是用于结构（或构件）建模的广义力位移关系曲线[15].
图4中A点（未加载）至B点（屈服点）的直线段代表结构的线（弹）性行为；BC段斜率取AB段斜率的0～10%,以考虑材料应变硬化等因素造成的承载力上升；C点纵坐标表示构件的极限承载力,横坐标表示开始出现严重承载力下降（即CD段）时的变形；D点对应构件的残余强度,E点表示构件失效,E点后构件强度降为0[15].FEMA 356规程指出,若建模时设定的CD段斜率过大（即承载力下降速度过快）则易导致计算不收敛等,为避免该情况,建模时可适当减小CD段的斜率.对于带缝钢板剪力墙,A点取原点,表示未加载点；B点表示墙肢出现塑性铰的点,该点对应的缝间墙肢弯矩ME和侧移δy分别为：
塑性论文参考资料：
结论：带缝钢板剪力墙弹塑性简化分析模型为大学硕士与本科塑性毕业论文开题报告范文和相关优秀学术职称论文参考文献资料下载，关于免费教你怎么写塑性的概念方面论文范文。
