大震作用下建筑结构非线性软件

大震作用下建筑结构非线性分析软件研究摘要：按照我国现行抗震规范的三水准设计思想，大震作用下建筑结构的弹塑性变形分析是设计的一个重要环节。而目前对建筑结构非线性分析方法研究和软件开发远不及线弹性。本文简要介绍了几种非线性分析方法和目前在工程应用中较有影响的弹塑性分析软件，分析了影响非线性动力时程分析软件的关键技术，并讨论了目前工程应用中存在的问题。一、工程需求在建筑结构设计中，罕遇地震作用下的非线性变形分析是一项重要工作。《抗震规范》第条规定：不规则且具有明显薄弱部位可能导致地震时严重破坏的建筑结构，应按本规范有关规定进行罕遇地震作用下的弹塑性变形分析。对各类具体工程，《抗震规范》第条给出了具体规定：结构在罕遇地震作用下薄弱层的弹塑性变形验算，应符合下列要求：1.下列结构应进行弹塑性变形验算：1）8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度时，高大的单层钢筋混凝土柱厂房的横向排架；2）7～9度时楼层屈服强度系数小于0.5的钢筋混凝土框架结构；3）高度大于150m的钢结构；4）甲类建筑和9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构；5）采用隔震和消能减震设计的结构。2.下列结构宜进行弹塑性变形验算：1）表5.1.2-1所列高度范围且属于表3.4.2-2所列竖向不规则类型的高层建筑结构：2）7度Ⅲ、Ⅳ类场地和8度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构；3）板柱-抗震墙结构和底部框架砖房；4）高度不大于150m的高层钢结构。受理论水平和计算机软硬件条件的限制，过去在对建筑结构进行罕遇地震作用下的弹塑性变形分析时，一般都要做许多简化，《抗震规范》第5.5.3条为各种简化措施规定了应用条件：结构在罕遇地震作用下薄弱层(部位)弹塑性变形计算，可采用下列方法：1.不超过12层且层刚度无突变的钢筋混凝土框架结构、单层钢筋混凝土柱厂房可采用本节第5.5.4条的简化计算法；争2监.拖除乡1结款以外的食建筑结构抱，可采用敌静力弹塑抗性分析方拜法或弹塑恰性时程分惯析法等；止3为.腰规则结构江可采用弯迁剪层模型啦或平面杆耗系模型，姑属于本规逮范恒第蛇3.宋4亭节规定的伏不规则结虹构呢应采用空姥间结构模敲型。计进入新世居纪以来，甲结构的精伙细化设计瞧已经成为须结构工程笋领域的一死种趋势，枯结构设计蚀中对能够稳更加精确民模拟建筑壤结构真实防受力状态边的分析软笋件的需求慎越来越迫引切。在建聪筑结构地师震分析中务，大震作关用下的非个线性虹变形分析横是一项技小术难度较毅高的工作窝。现在随秆着计算技暑术的发展款和计算机定软硬件水代平的提高何，对其进跳行更加精寇确的分析亭已经成为乒可能。双二、几种免非线性分补析方法渗（一四）薯1桶2另层以下钢贵筋混凝土惭框架结构盐、单层钢碗筋混凝土颗柱厂房的衔简化分析饱方法剂《抗震规逼范》第马5.5.研4把条规定：杜结构薄弱杰层呜(矩部磨位住)桑弹塑性层症间位移的滔简化计算针，宜符合赠下列要求穴：吨1颂.足结构薄弱械层决(诸部鼠位督)铸的位置可朴按下列情样况确定：璃及1育)碌楼层屈服丹强度系数峡沿高度分堡布均匀的割结构，可饿取底层；子氏2狐)巡楼层屈服右强度系数纵沿高度分扮布不均匀跟的结构，忘可取该系裕数最小的司楼基层黄(猎部议位部)黄和相对较贪小的楼层师，一般不捎超究过互2征～棉3衣处；昌充3搏)驼单层厂房涛，可取上奋柱。悼2喂.赤弹塑性层路间位移可乞按下列公书式计算：或 狭式中他符号的含纯义见规范是。筑目前，在偏计算楼层凶抗剪承载汽力胖时，一般洁都采略用需“撑拟弱柱已法取”变，即假定嘴在某一楼愤层所有柱盛的柱顶和妄柱底都同臂时形成塑趋性铰竞。显然，啄这样的假回定与抗震凳设计原哀则疮“唤强柱弱大梁喇”施不符，计现算结果的耻精度有限援。硬（二）静滨力非线性灵分析方法宴 拨静力非线艇性分析免（睁Push心-Ove竖rAn啦alys凡i嘴s食）方法作祥对建筑结窑构抗震性屑能评价方溪法之一，严具有概念搂清楚、实怖施相对简后单，能够弊使设计人甩员在某种抽程度上了激解结构在该大震作用扁下的性能奖等特点，蛙在国外得贿到广泛应援用。如美绘国联邦紧截急管理厅应的《房屋萄抗震加固兵指南屋》净(FEM继A273臣/274量)眨和应用技抹术委员会竿的《混凝彻土建筑抗筛震评估和店维修》狸（敢ATC-该4油0吴）等，都长给出了采驱用静力非罩线性分析购方法进行性基于位移坛的抗震设领计或评定俗的具体实券施办法。俭静力非线炮性分析涉厨及的关键戏技言术如下。晃1.陶迁水平荷载待水平荷载跟的分布对贷计算结果革影响很大昌，常用的斧水平加载忍分布有倒庙三角荷载育、矩撕形曾荷载和反蹄应谱荷载叨三种，其步中倒三角候形荷载是喝被广泛采省用的一种蚁荷载形式庙。屋2.漆裁增量加载扎计算晋在结构上急先增量施勾加竖向荷包载，然后蛋再增量施评加沿建筑也高度分布泰的某种男水平荷载慢，进行非悔线性分析涂，计算结晒构的基底条剪力稀和顶点位添移灰曲线，即打曲线。争对于每个奏增量步中贤的迭代计图算，通常绑采用完全竟牛顿紧—沈拉弗逊方暗法禽（芹FN固R缸）或修正镰牛顿双—婶拉弗逊方炭法最（步MN括R臂）。这是猾两个优秀底的迭代方菌法，前者双速度较慢败但收敛性剪稳定吸好树,汽其收敛阶庄数佩为筐2.姓0路，后者速诸度快但收沫敛稳定性貌不如前者柏。在童曲线的极烧值点附近浙和下降段椒，采用通尊常的荷载侍增量法很慕难求解，拆而采用弧悼长控制方龙法，可以妨较好地得击到结构反尖应的全曲浊线。膝3.传堤能力谱曲兄线演用等效单辞自由度体哭系代替原瓶结构，将拾曲线转换宰为加速度速与谱位移纪曲线，即宽曲线。值嘱得注意的绍是，这一捧转换过程填仅当结构踪层数不多乞，地震反稳应以第一粥振型为主葡时成立。波4.具因需求谱曲荣线佩根据弹性陪单自由度垂体系再地造震作用下川的运动方青程，可得虫到加速度宋与谱位移湖的关系式距，颗。从而得数到吸A饰D翁形式的需榴求谱曲线胁。需求谱诱曲线分为剑弹性和弹洒塑性两种擦，一般在灰典型（阻摘尼比野为普5史％）弹性娱需求谱的辟基础上，烟通过考虑稿等效阻尼杰比或延性梳比得到折链减的弹性与需求谱或屋弹塑性需朵求谱。刺5.传肉结构的性寸能点绪能力谱和歼设计地震述相应的需均求谱的交平点即为性忠能点，性绩能点对应典的位移即朴为单自由胶度体系在揉该地震作碧用下的谱搞位移。利乒用反变换窃，则可得重到原结构膝在该地震晃作用下的播顶点位移泪、塑性铰源分布、杆残端截面曲凑率、总侧旋移，以及渣层间侧移很等用于检洁测结构抗密震能力的纯有用信息眨。厕相对动力崖时程分析斧方法而言时，静力非同线性分析抢方法的优协点是计算睬量小，效瓶率较高，油但因对结牧构的简化旋较多，其狗不足在于制适用范围赠小，分析羊精度有限幻，仅适用旅于层数不禁多、自振盟周期小钻于榴2驰秒，并且软以第一振彼型为主的糕结构。朵（三）动翻力非线性蕉分析方法辈动力非线夜性分析方辣法是一种蝇直接动力研分析方法霜，直接求桌解结构的广动力平衡博方程崖：哑宴咱椒甚。求解结批构动力平黄衡方程的错方法很多悟，下面会埋详细介绍重。相颜比之下，死动力非线渴性分析方宪法对结构训的简化假牵定较少，捐适用面广袍，分析精鞭度高，结夫果更为真颜实可靠。绳其主要缺流点是计算夏量大，对疏计算机硬拒件资源要补求高。随冤着计算机舅硬件水平月的提高和店非线性分紧析理论的太不断完善遭，该方法悬将在工程香设计中得刻到越来越秩广泛的应艰用。燕三、国内壁外非线性真动力时程订分析软件蜂近几十年姥来，各国贴研究者一咸直在研制标结构非线因性分析的并计算机软客件。广为盖人知故的刊DRAI记N蝶－悦2看D哗程序即是锦首先问世缴的平面二籍维非线性旗分析程序拔。其后的陷一些程序屠，寺如奶DRAI成N御－鱼3修D匆、编IDAR沿C荐都可视为勉在碧DRAI娱N糠－项2色D剪基础上发滤展起来的倘分析程序瓶。近年来虽国内的研赞究者们也涂致力于开抖发简单实纸用的弹塑秒性动力分饥析软件，旬如建研锅院郊PKP蠢M峰工程部独硬立开发严的趴EPD滥A脑等软件。遥下面简要史介绍目前仿在工程应肤用中具有瘦代表性的什一些非线绸性分析软衣件。辫（一）国垦外非线性甩分析软件室1只．怎DRAI兰N哨－卡2D踪[5]裁该程序是绢美国加利电福尼亚大晶学伯克利胸分校最早惕推出的平向面结构弹康塑性分析挨程序。可帅以完成静壮力非线性疤分析、动坊力时程分遥析。该程券序共提供傍八种单元数，包括非烘线性杆单偶元、塑性给铰梁单元旅、连接单进元、弹性窃板单元、翁单向受力和的拉压联衡系单元、塞纤维梁单身元等。用炉户可以采均用塑性铰吴单元或纤超维梁单元猛来模拟钢麦或钢筋混匪凝土梁或盟柱，非线合性连接单股元可以用嗓来模拟特锁殊厅的亿“肿骨壳棒量”观梁柱连接桨等情况。涝该程序可排考虑屑效应，逐寿步积分求瞒解采用的畅是中点加庙速度法。奋该程序曾卧获得过广眉泛的应用吩，但因为关开发较早胞，前后处盈理功能较许弱，恢复淹力模型比德较粗糙，迟不能完整薪的反映混盘凝土滞回摇特性。逗2.C读ANNY死[6]神该程序由耀李唐宁博胡士开发的刚，由四部令分构成：纪窗口程序凑、前处理阻部分、计盲算部分和请后处理部袭分，适用刮于钢筋混放凝土和钢盲结构的三个维非线性据分析，可泰处理各种尖复杂不规避则的结构费。该程序缠主要包括熔以下功能再：振型分煎析、弹塑剑性静力分奏析、拟动感力分析、祝动力时程捐反应分析转等。该程朱序可以考冬虑节点和谈杆件之间凉的铰接、血刚结或半破刚结。程抚序中包含霜有多种单绣元模型可盼供用户选到择。用户选可采用两苏端带弹簧叹的等效梁耐单元或塑购性铰梁单刘元模拟框球架梁和柱舟，采用多湖弹簧模型涨模拟剪力深墙，采用衫刚性板单谷元模拟混蹈凝土楼板崭。何3纯．殊Y-Fi坦ber3监D态[7]霞Y腔-强Fibe叉r3D滩软件是日舒本耳YAMA律TO卷设计株式年会社于链19糟9忠6汇年开发成愿功的，对词土木结构汁进行非线辜性动力和怕静力分析裹的实用工猫程软件。绒该软件使第用纤维模腐型模拟钢偏及钢筋混宁凝土梁柱距和支西撑，采用狭多弹簧模浸型模拟校剪力墙胁。姓Y-Fi秃ber3退D朗软件在日醉本获得了统广泛应用兔，成为很而多规范指赵定使用的果标准软件卧，如日本家土木学会筒、日本道邻路公团，鞋东京首都拜高速道路盲公团，日尾本铁道时(堪JR)框等日本最闻主要的土建木、道路染桥梁政府钩投资机构跌，在他们桂的工程中良广为采用影Y-Fi栽ber3墓D添软件进行筑非线性计候算。雄4.校ETAB衣S/SA访P200丛0血[8]执ETAB白S/SA因P200翠0个是美俭国陶CS孔I戒公司开发匀研制的房赏屋建筑结强构分析与站设计软件粮，提供了你结构静力棍弹塑性分苹析和动力梁时程分析特功能，该流软件采用谷塑性铰模宣型来模拟叶框架梁柱安及剪力墙绒。在静力灾非线性分立析中，可笔以定义任罪意位置的俯塑性铰，违可以自定锹义各种类赴型塑性铰饼的应力－顶应变曲线消，然后把盆该铰的属亮性指定到鸭单元上。坟为模拟各愤种隔震减珠震设备和捆一些局部触非线性行生为，该程虚序提供了羽较为丰富简的非线性与连接单元上，包括非钉线性阻尼织、档缝持(塑单指压渠)流和钩单元树、单轴塑特性单元、您双轴塑性狮单元等，徐可以模拟棒各种非线凳性连接问锡题。该软说件具有较谣好的图形棋处理功能坐。悔5.躁ANSY命S悔ANSY阀S波软件是秧由脾ANSY携S送公司开发般的通用有闭限元程按序附坊，是集结未构、流体逆、电场、闹磁场、声胞场分析于梯一体的大辅型通用有孟限元分析屠软件。该乒软件提供微了强大的选前后处理骑功能，可冲以求解静否态和瞬态数非线性问常题。包括毫材料非线辽性、几何鄙非线性和悄接触非线救性三种。养该软件提樱供了两节悄点和三节简点梁单元衫可以用来辫模拟钢梁币，但不能债直接用于间模拟钢筋蚊混凝土梁谱。该软件循提供的各泽种厚壳及伍薄壳单元协也不支持毙钢筋混凝鄙土材料，陕该软件只鱼提供了三盘维混凝土汗实体单元摸，一般需特要通过二妄次开发，词开发出钢比筋混凝土筐梁及壳单慈元才能进尖行高层混静凝土结构棵的周静力弹塑场性分析及饿动力弹塑志性分析。环6.A亮BAQU末S钩与拨MARC个枕AB汁AQU秀S破和译MAR咱C咱软件都是累源屑于须Hibb访it笼t止在念Pedr仔oMa崭rca么l雷教授指导束下的博士役论文，它少们都是通腿用有限元洲软件。目励前袖ABAQ侮U临S嚼提供了混围凝土三维霞实体单元吐，壳单元灾和梁单元胜，但是其牧梁单元并斧不支持反并复加载的鸣混凝土本妥构模型阔，苏MAR潜C非软件提供绞了混凝土怪二维，三仆维实体单冰元，未提让供混凝土膊梁单元。孟作为通用贤软件，都畏能完成钢栏结构非线刷性分析，每但都不能质直接进行偏混钢筋凝泛土结构的借动力反应蓬分析。要共想进行这铜类分析，巷必须进行队二次开发束，目前国愿内已经有求学者开展触这方面的毕工作。武（二）国臣内非线性惜分析软件蛾1.赌狮清华大学钻的弹塑性树分析软姐件训NTAM缸S驴清华大学么结构工程累研究所开哥发了弹塑静性地震反石应分姑析今NTAM毫S河，该程序遥包括三部汗分，牢前处理模丝块垫(PPC番AD帮)河、弹塑性哄静力分析境模捏块色(NSA通MS牙)踏、地震反娱应分析模刺块丸(TAM钳S)柜,构该程序能钟完成高层葱建筑静力饱推覆分析亏及弹塑性爹动力反应鱼分析，采约用塑性铰孤模型模拟赚框架梁、朗柱，采用恩可以考虑闻弯曲屈服娃和剪切屈宁服的多弹哀簧模型模扎拟剪力墙险。在地震终反应模块糕中利用子平结构的方妈法形成单蹈串或多串饼集中质量洋模型，程玩序中提供疲了四种恢鸟复力模型辉供用户选林用，动力嚷微分方程白求解采用烧法，该程利序是国内靠较早独立颤开发的弹雀塑性地震表反应分析恳程序。到2.坛详中国建筑侄科学研究望院的弹塑榆性分析软俭件鹿EPD尖A棒该软件是糊由中国建伐筑科学研默究乒院刑PKPM可CA趴D界工程部开损发的简单哭实用的弹哪塑性动力走反应分析寇软件。采军用株纤维模型翠模拟钢及溉钢筋混凝税土梁柱和夸支撑，采豪用弹塑性滨壳单元模师拟剪力墙化。参EPD粪A此可以按任储意给定方愈向计算结臭构的弹塑难性时程响之应，适用肤于各种材总料的多、筝高层及超航高层建筑谱结构，包嫌括钢筋混扎凝土结构某、钢结构救和钢与混突凝土混合醒结构。同冰时，程序始中还考虑想了多塔、案转换层等者结构特点乖。其前后堪处理功能妥强，应用株简单。能给够自动读恩取馒SATW虑E烈、市TA键T妄、匪PMSA堤P叉的几何信草息、荷载惊信息和钢屯筋混凝土轰梁、柱、蛾墙的实配龙钢筋信息绕。粉四、影响嫁非线性动误力时程分抓析软件的炒关键技术衣（一）材既料本构关跨系术1.冈胀箍筋约束驻混凝土本湖构关系铺由震害调夺查与试验表结果分析仗，均可看袋出配有箍测筋的钢筋喂混凝土构及件明显地懂改善了钢哈筋混凝土勉结构的抗感震性能，河其实质就恰是改善箍贡筋所约束匀的核芯混斧凝土的应埋力－应变凉特征。最跃早对混凝识土约束效膜应进行研佛究的歌是炸Rich吉art(各1928锦)故[9]陶。迄今为夫止，对于婆约束混凝性土的应力早－应变关兰系已经提波出很多计溜算模型。奉应用较广玉及有代表经性的箍筋易约束混凝德土本构关忙系见准表络1牺。蒙表很1磨伐约束混凝伍土的抗压喉强度及峰砖值应变计泉算公式丈研究者及怎发表时间北约束抗压更强度望约束峰值单应变淘过镇海监[9]咸(198祸8知)勒及修正薄[10]豪-[13衰]魄(集普泰通锡)母(疑高袋强宫)炕(诉普准通鸭)匠(击高棉强词)讨Park我(198荡2)俩同非倚约束峰值两应变顽Mand柔er仙[14]甚(舟1988属)葱CE物B录－袍FI叛P岭－标9吉0删模型削[15]伶Saat经ciog疮lu遇(载1992黎)尾[16]枝Yal穴ci挎n浆修鼠正骄(笔2000卡)烟2.课体反复加载侍单轴受力旅应力－应叮变滞回模蔬型崖混凝土及丙钢筋的滞壳回本构模怕型对结构慨弹塑性分围析的结果最有很大的扩影响，迄机今为止，晕在众多学项者的努力单下，已经资提出很多甲模型用来挺进行结构晨的弹塑性恼分析。较励常用的混诱凝土滞回旋本构模型耕见导图骗1馒，主要有怎四类模型敞：绵A弃为签Blak炭eley董(197跃3业)震模型，在炎该模型中鄙，受压骨页架曲线上时升段为曲币线，下降站段简化为诱直线。当投应变小于屈峰值应变洋时，卸载药及再加载倘曲线取初耗始弹性模慕量。当应绿变大于峰盯值应变时慢，卸载及牵再加载考伏虑刚度退花化。受拉粗时，当应则力超过抗矿拉强度将唯一次性拉民裂，下一感次循环不棍能恢复，枯但可重新绣受压。论B则为哗Rist昆ice标tal探(198巷6帆)逼模型，在婆该模型中览，受压骨捡架曲线、雷卸载及再禽加载曲线尖均为曲线缠，该模型柏基本上是沃对试验数济据的拟合趋，精度高暑于直线模饭型，但程茂序编制是牙比较复杂锦的。该模守型受拉时夸，当应力序超过抗拉色强度将一滥次性拉裂膜，下一次务循环不能警恢复，但姐可重新受使压。鸟C妖为啊Yank由elev齐sh退y迷和麻Rein挥hard粪t(19五87召)充所提出的胸焦点模型衬，该模型结受压及受退拉骨架曲候线均取为版曲线，卸姑载及再加收载曲线为吴直线。该寨模型的一忘个突出特验点是将过石原点的骨窗架曲线切岗线上的一方些点命名障为焦点，鸣利用这些供点与卸载押及再加载复点的连线帮来定义加歪卸载曲线讲。滋D沉模型为弱法化弹塑性劣拉断压碎桨有退化滞继回模型。较该模型的廉滞回骨架穷曲线通过欲能量等效抽从混凝土柳的剃Saen欧z巡曲线换算奉过来的。锄应力超过斤抗拉强度脑将一次性部拉裂，下洒一次循环议不能恢复魄；应力超兵过抗压强挑度材料进狭入塑性，碰弹性模量议小于零；陪滞回过程翁中发生退抵化。应变答超过抗压榴极限应变棋，材料将浑彻底破坏夹，退出工紫作。虑到目前为重止，混凝查土滞回模吼型基本上讲都是对大豪量实验数虾据的拟合穷及简化，低虽然在实颠际工程中挎发挥了重兼要作用，挎但还是缺紧乏较为明昨确的力学寸基础，目拐前，提出伏具有明确与力学基础食的混凝土亏滞回本构令模型还需渐要有很多逢工作要做惰。扶池妈A锁铺模聪型舅久菠犹疲摄局跨兴急朝B杯模型脚袜贷吩多C样模瓶型昌管缘使啦竹吨摄亚谦D南模型剧钟驴另艰瞒杀嘱图息1雀拾混凝土滞劈回本构模牲型咬3.竖烟混凝土材土料性能的仆率相关下性馅络自藏191烫7谈年四Abra拴m献对混凝土留进行压缩旱试验时发跌现混凝土改抗压强度始存在率敏听感性饮后厨,井很多学者原开始对混转凝土材料蒙进行各种某力学性质轿的动载试隔验研究。觉在地震作难用票下吼察(钥此时应变百率讽)问，混凝土不的主要力晓学性能参杂数均发生扁变化，包站括：弹性般模量、极我限强度等帜。但是，队由于它的俯复杂性以悉及数值模究型中实现授的困难，合远没有达坑到一般应寄用阶段。堪目前，只赤是通过经唱验公式和目很大的简划化假定来茶考虑应变座率的影响湾。较有影让响的几个爹公式见文忘献锻[15]巷[17]俊[18咱]昂。洗见（二）弹宰塑性梁元挽1.舅踏弹塑性梁孟元模型嚷常用的弹伟塑性梁元够模型主要蔑有两类：近塑性铰模旨型焦和纤维束喷模型。塑优性铰模型踪假定在构徐件的两端绸形成塑性婶铰，而构防件的其它延部位保持逗弹性哄，需要预重先确析定招“立P东-M-竭M捆”袭屈服面等碍相关构件粗参数究。协“六纤维巾束丙”旷模型直接黄从材料的侵本构关系喷出发解决流弹塑性问智题，没有殿过多的假惜定和预先草的构件参巴数计算。指因钢材为悬理想弹塑狐性材料，奏不存在开泽裂和压碎裹问题，采弟用纤维束娇模型是比叉较适合的区，可以模血拟各种截顺面形式的拿钢构件。俘在引入平橡截面假定乳的条件下悉，可以采创用纤维束蜻模型模拟邻各种截面鼓形式的钢唉筋混凝土宰构件。而己若不引入防平截面假朵定，因开再裂影响，垫各高斯积光分点坐标适应随开裂闻的不同而信变化，计腔算量很大象。井2.瓜岗弹塑性梁歉元的效率锁太批按照位移乞模式分类全，常用的自弹塑性梁食元有两类哄：铁摩辛助柯梁元和平欧拉梁元向。在弹性帅分析中多葡采用欧拉谦梁元，而棵在非线性晌分析中，顽铁摩辛柯冒梁元的性杯能更好。痰梁单元的欠细分对计挖算精度有哗一定影响疑，也决定陆计算效率高。算例表正明析，波ABAQ治U扩S踩软件采用刮铁摩辛柯插梁元时，焦选用不同鹿的细分方祖案对结果讲影响不大镰，只是对屈收敛性影摩响较大。绪3.营愉材料非线雄性和几何江非线性嫁 麻辈钢柱和钢深支撑在材阳料进入非堡线性前或旋进入非线原性后，有潮可能因轴议向压力过与大而失稳表，所以在沈其单刚中放，要能够乌反应失稳绩因素惧。蔑ABAQ础U旅S分提供的梁促单元可以尽同时考虑湖材料非线东性和几何含非线性，念能够考虑烘钢构件的东失稳影响绍。钢筋混泉凝土构件桌的截面一陈般较大，伐失稳不是乳其主要矛体盾，为简闭化分析，级可以不考婆虑钢筋混锁凝土构件辜的失稳问俩题，而开汇裂和压碎想是钢筋混资凝土构件胡的重要特第点，应在补其单刚中战考虑。连滚梁是钢筋羡混凝土框漂剪、框筒众等结构中欠的一类特悲殊构件，宋在设计上鞭允许较早餐开裂，以樱便释放地慧震能量，息这类构件庭在地震作丘用下，首厉先发生的薪是剪切破拳坏，与普插通框架梁上不同，未械必能够形疤成塑性铰窄，这一点莲也应特殊搏考虑。帮4.埋淘塑性铰定逢义穷对于框架购结构中的蚊杆件，在晌地震作用尘下往往形岭成反弯点挠在中间，阵塑性铰在漂两端的破寒坏形式。钥因此可以杆认为塑性瘦变形都集果中在两端思塑性铰区习，此为塑煌性铰模型怜，已经有础许多学者研提出了塑仆性铰区的抬等效长度可计算公式盏，墙如咬Bake耍r(19饰56)原[19]螺督、擦Corl弄ey(1录966)胡[20]焰抄、达Prie革stle罢yand祥[21]锋等，但不征同公式的挪计算结果撇还是有相惩当大差异馋[22]店。鸟在采用纤肾维束模型异时，可以否避免塑性冈铰模型的门缺陷，可纪直接计算塔出构件各勿截面所有迫高斯积分码点的应力璃应变状态卖，但如何膀判定构件斤各截面是辩否已经进蛋入塑性铰骑状态，也蜡是一个值送得商榷的秆问题。便（三）剪镜力墙的有钢限元模拟线钢筋混凝像土剪力墙砖是目前高吐层建筑中拍最主要的础抗侧力构承件，其单奏元模型对毛时程分析迈的结果有消较大影响谁。多年来歉，各国研剧究人员提水出了各种野不同的计膝算模型，纱主要分为事两大类市:樱店宏观模型欠和微观模巨型。让1.叔豆宏观模型既(1)锣设两端带弹么簧的梁模泄型罗[23]翅柴码这种模型荡是用梁单细元沿轴线颗来离散剪呈力墙。梁肿单元模型暂是单分量裙模型，它菠由一个两绑端带趣有等效非李线性旋转惊弹簧的线笼弹性单元德组成。剪价力墙的全匪部非线性些变形集中流到两端塑煎性铰上。陪该模型为榨最早建立乓的模型，处其缺点是爸忽略了剪奋力墙中轴邻力的变化令，并且未亡考虑剪力展墙横截面征中性轴的晃移动，事士实上，随童着墙体非仔线性反应格的产生，略其中性轴馅向受压区降移动。柜(2)暗辈等效桁架搭模型您[24]旧Hira捐ish睁i袍和咸Kawa汁shim键a(19陈89)爷]膨引用等效奥桁架来模浮拟剪力墙趋，该力学业模型可以货计算由对俯角开裂引祝起的应力仿重分布，灭但不能体新现轴向刚鞠度。此模庭型的等效用力学特性吵较难确定皂，因而应鸽用很少与。颜沙(3)散格三垂直杆竭单元模型努[25]读该模型桌是晋198躺4疾年雾Kabe峡yasa绑w贼a睛等为解释棋美日合作雀研究的七精层足尺框兔架结构伪侮动力试验屡结果，而彼提出的宏胖观模型。融该模型由体三个垂直苹杆单元将爹上下两层覆楼板连接伯起来，两肢个外边杆缸元代表墙靠两边柱的验作用，中城间单元代音表墙体的冠作用，中虑间杆元由伴垂直、水滚平和弯曲只弹簧组成屯。这一模眼型的优点筑是可以模撑拟剪力墙打横截面中舒性轴向压疮缩端的移糊动，而且港，物理概愁念清晰。隐用此模型全进行的数选值模拟计铺算与足尺抱试验的结紧果吻合得纵较好。但掩中间单元脉的弯曲弹液簧刚度的惜取值困难脆。辞(4)占塔两元杆模只型围[26]谣蜂Vulc薪an末o偏和剃Bcrt好er散o颗对三元杆委模型作了彻进一步简屯化，去掉休了三元件取模型中滞估变特性比蓝较难以确使定的拉压稼杆弹簧，际将其刚度兽以及滞变躲特性等包亡括在弯曲钞弹簧中，箱从而形成享了二元杆理模型，即隶将剪力墙缘单元理想仙化为一个访连接上下锤楼面水平暮无限刚梁屑的串联水筝平弹簧和给转动弹簧膛组件。水萍平弹簧代浊表墙的横幕向剪切刚驻度，转动型弹簧代表他墙的弯曲绞刚度。两忙元杆模型卧简单、直富观，保留徐了能较好使描述剪力绣墙主要弯浇剪性态的共特点。工(5)价丛多垂直杆妥单元模型掀[27]很为解决三捆垂直杆元侍模型的弯谈曲弹簧取舅值困难以校及和两边找柱单元相径协调的问组题诚，项Vul墨can此o烤等俯于其198铁8糠年提出了苦多垂直杆蝶单元模型腿。该模型烟用几个垂玩直杆代替狂剪力墙的独弯曲弹簧烟，同时也资代表了剪涌力墙的轴杠向刚度，啄水平弹簧温代表剪力件墙的剪切煌刚度。多再垂直杆元检模型的优红点是解决屋了三垂直辅杆单元中征弯曲弹簧垫和边柱元缩协调不明蕉显的缺点蛮，并保留政了其优点膏。朵(6)死塞二维板单禽元模型刻[28]摄Mile陕v页对多垂直适杆元模型吓进行了修粗正，把代滔表中间墙窝板部分的绵乖直、水订平和转动挑弹簧用一魂个二维的系非线性板宜单元来代售替。二维滴板单元的糟材料本构公模型建立档在弥散裂抗缝的基础斥上，把钢服筋均匀分孕散到整个霞单元中，尺并考虑开冰裂面的剪芝力传递特家性。此模怎型有较好狱的计算精荡度，但计牺算比较复荒杂。勺2.跪珍微观模型保微观模型竖以钢筋混芽凝土有限拆元模型为钉代表，将忧剪力墙断葡面细分网背格，根据脂钢筋与混迅凝捆土材料的厕本构关系浸，直接建洋立单元的著计算模型肆。该模型珠力学概念比清晰，求胀解精度较颈高烛;惜但需计算废较多的自后由度，需晃要大量的意计算时间停，目前用羊于剪力墙稠结构的微泳观模型主相要有平面糠应力膜单岂元和板壳热单元。开(共1谱)省呼平面应力摸膜单元轿在平面应盯力膜单元性中，每个风节点有两唉个自由度宜，不考虑锄平面外的需自由度，箱可采用三葵角形单元凭、矩形单弹元和四边抖形等参单滩元。由于刃三角形单傍元是常应罩变单元，遇矩形单元谢不适应曲饮线边界等宣复杂的边西界形状，时四边形等吹参单元具号有较高的据计算精度惕，且其网悼格的划分佛不受边界佛形状的影桃响，所以扮目前应用炸较多。炭(筑2撤)丙愚壳单元粮壳单元是纤平面应力祥问题和板洲弯曲问题干的组合，溉每个节点比有六个自史由度，三茎个为平移翠，三个为奔转角，单忌元精度高赌。显然，裤板壳单元援由于考虑蛙了平面外扭的自由度蝇，比平面酒应力膜单虽元更为精计确，但计猜算量也增去加较多。孕随着计算沫机硬件资拼源的快速晌发展，板咬壳单元模奔型的应用准已经成为久主导趋势贫。乞（四）非驼线性动力庙方程的求缴解琴草伶结构振动忌方程的求扒解可分为片两类：一妄类是时程个积分法，宁即在离散层的时间域布上直接求委动力方程拣的数值解骑，另一类载是振型迭垦加法。后探者主要用望于线性系铺统的分析勇。目前，茅非线性系搅统的动力卵分析主要遣采用时程余积分法。雀绸职时程积分赢法分为隐领式算法和浪显式算法想两种。所泉谓显式算珍法是指利举用贝时刻的平喝衡条件就肉可获得怕时刻的反炊应值。隐穿式算法是贱指必须用趴时刻的动塌平衡方程盟来求明时刻的反基应。显式像算法与隐个式算法在释计算上各借有利弊，僻显式算法赛在存储和饱计算速度扯方面均较嘴隐式算法雅要优越得谨多，但显烈式算法只后是条件稳排定的算法轧，为保证研计算结里派的稳定性料，必须采级用较小的恰计算步长渔，这使得点显式格式世只适于持保续时间较颗短的动力踩问题。与暮此相反，抢隐式格式央为无条件左稳定的，湿步长的选楼取只取决按于精度要碌求挣.摇显式格式治方法有二横阶中心差哪分法、中伟点加速度广法、四课阶槐Rung洞e-Ku抽tt径a镇法、刚性默稳定法以场及隙Tayl建o始r做级数展开笑法。隐式征格式算法稀中有线性慕加速度法俊、瞧法、地法拖。目前，湿数值积分腥法已经从驱最初的旧法或腹等二阶精葬度的分析驼方法向高谜精度的三汁阶、四阶政和五阶精惯度的方向疗发展，钟浇万勰在文镜献丑[29辉]苦中提出了妄精细积分户法。汪梦获甫在文办献通[30附]镰提出以精嘴细积分法猴为基础，输结合高斯犯积分法建币立新的精镇细积分法鼓。请五、结束沃语筋就目前阶都段而言，王在大地震讲作用下建来筑结构非齿线性分析岩应用中，梅存在两方宅面问题。盆一是软件蛾开发不到焦位，软件倡难用，分饿析结果难枣以把握。涉目前应用繁效果较好锦的，基本母上都是国凉外的通用纵非线性分俊析软件，医如闷ABAQ驻U竟S浊等。这类棵软件特点阀是理论和犁技术先进美，功能全孔面，适用们领域广，内在建筑结唐构领域的自应用，仅循仅是其非壳常小的一指个方面。扁但因操作捎繁琐、缺剂乏对建筑冒结构专业葱特点的考衡虑，难以顾在建筑结若构设计领骗域普及应筛用；二是鸣应用环境理不健全。糕设计人员学对非线性验分析理论古了解，远枯不及对线率弹性分析窗理论的了怕解，对软授件的分析煎结果准确瘦性缺乏信斥心。时大震作用顺下建筑结充构非线性录分析软件就的研发与姜应用还任也重而道远产，不仅需犹要开发出定简单实用巾的非线性番分析软件合，还需要求营造大震绝作用下建姑筑结构非膀线性分析叹软件应用薯环境突——营让广大的伤结构总工殊们了解非拔线性分析车理论、能愤够把握非艘线性分析柄结果、对国分析结果哥的准确性止有信心。参考文献惯[1摸]踢中华人民预共和国标蝇准驶.(GB铅5001扮1-20艘01关)烫建筑抗震支设计规责范纹[S答]专，北陕京续:方中国建筑冻工业出版掘社宰，位2001兵[2]糟孝汪大绥劲等文.耀静力弹塑透性分析鱼（菌push狮over贤ana抚lysi达s袍）的方法跪及程序上毯的实闲现罪[C练]酷，第十八句届全国高达层建筑结铃构学术会勺议论文项集持.色重责庆借,200锐4盛[3]花矛薛彦涛盯等侮.淘静力弹塑恨性分私析怒(PUS跑H-OV竭ER兄)宿方法及工率程应膊用齐[C匙]铺，第十八株届全国高瞧层建筑结校构学术会旋议论文宽集罪.撇重泳庆汪,200御4要[4]狠锄黄吉诵锋拿.岁结构非线申性分析中夹改进的弧帆长算炊法潮[J]丰.逢建筑科学饮，嗓200倒1雅年厌第肢4齐期。义[5]茶鸭胡巨河茗手.终平面结构绵弹塑性分谅析程序移嘉植及改举造序[D]于.驼哈尔滨：诞哈尔滨工使业大学糊，助2003跳他[颤6蛾]灯侍李康宁，颈洪视亮旗.腔结构三维搭弹塑性分罢析方法及经计算机程槽序式CANN昏Y[J]壮.诚四川建筑烛科学研究洒，对200减1讨，涂27(4尿):1-兄6窜[肆7狮]喜卢文生高锄层建筑结扰构非线性假地震反应活分析的实名用方法研既究陪[D]饥.符上海：唐同济大学即,200记4寒[泉8规]膏腥北京金土傅木软件技躬术有限公门司悔.ETA录B滤S竞中文版使萄用指妄南省[M]批.袍北休京更:稻建中国建筑腹工业出版鲁社子，喜2004腰[姜9歪]眨Ric君hart艰,F.键E泊，寇Bran显dtza卖ge,怒A物，馆Bro仆wn.R裁,L.笔ASt从udy延oft啄heF款ailu施reo窃fCo胃ncre匀teU拥nder聋Com愤bine蕉dCo冈mpre催ssiv敢eSt吃ress雄es.番Univ腾ersi响tyo垂f买Illi舅nois风Eng.响Exp.末Stat屿ion,恳Bul汁leti方nNo合185晌,Vol酸.16蚕No.1孟2,p火p.1-镇105,饰Nove铜mber宜,192缩8耻[9]扎邻过镇海，题张秀琴，宫翁义军。闲箍筋约束怕混凝土的怕强度和变原形录[M们]骗。城乡建唱设部抗震寇办公室等乓编脖.矿唐山地震第十周年中宫国抗震防贼灾论文那集文.猛北点京琴.198懂6洪：浓14词3稀－哨150遗[娘10惯]您支云芳，至牛绍仁，常张义琢恨.萝箍筋约束扶高强硅短碗柱受力性吸能的试验追研症究你[J]状.赌重庆建筑只大学学报胞，禁1996意,仿18(2狼):53飞-60弓.棍[童11捆]辟胡海涛，谁叶知满烧.赖复合箍筋按约束高强娃混凝土应碧力应变性哥能齐[J]冒.野工业建筑如，智1997姑.困27圾(矮10抛):23衣-28列[尾12冷]懂关萍，王区清湘，赵裹国藩幻.皆高强约束货混凝土应渡力贫-膨应变本构能关系的试壁验研港究矿[J]位.勤工业建筑辞，素1997学.缘27右(祖11彻):26仗-29款[13穴]烂钱稼茹，湖程丽荣，皂周栋毁梁搜.起普通箍筋占约束混凝呆上柱的中模心受压性债能舒[J]皱.京清华大学热学争报壶(倾自然科学过版夜)20薯02,4立2(10强)勾：牲1369惰-137仔3稍[14]驾Man福der可J.想B炒，纸Prie顶stle甘yM.突J.驰N耀，责Park抛R.花Theo橡reti拐cal蚕Stre志ssS贝trai方nMo泼del记for参Conf石ined遗Con家cret锅e[J]呼.ASC祖EJo哥urna蒸lof旱Str诚uctu链ral饰Engi象neer拥ing甜1988援.114役(8):社1804予-182填5乏[15]揭CE孟B用－桐FIP山MODE互LCO姨DE1晃990(堵DESI美GNC工ODE)歉.Com每ite段Eur手o胃－介Inte润rnat园iona立ldu核Bet似on.散Bull土etin同Din垦form苏atio吴nNo烧.23淋1柜－比21猛4杂，相Laus类ann却e壁，贡May才1993促.怪[嘱16心]Mur围atS棕aatc应iogl亭u恰，庙Sali齿mRa叠zvi.统Str室engt阶han掘dDu仓ctil玉ityo程fCon匹fine暑dCon慕cret稿e[J]钩.J情ourn漂al骄of隆Stru底c声tura伴l朴Eng甘inee笛ring鼓.,AS申CE,旦1992询.跑118(雹6):1艘590-桃1607巴[17端]暂尚仁厌杰锐.熄混凝土动欧态本构行瓶为研挖究卵[D]休.依大连：大宜连理工大庙学腐，坟1994炊.损[狱18祝]烂董毓利菌，谢和平萄，赵鹏．斯不同应变虾率下混凝罪土受压全掠过程的实碗验研究及惹其本构模任型网[J纽]锯．水利学狐报侍，盗1997蓄[聋19仗]旁Bake愉rA.攻L.L.俯Ult低imat沾eLo浴adT醉heor屑yAp量plie况dto萝the退Des倘ign裁ofR功einf代orce洒dan匪dPr掠estr勉esse脚dCo奇ncre脚teF河rame索s.C怪oncr络ete遭Publ丛icat赚ion剃Ltd,剧Lond粉on,p学p91,乐1956霜[询20由]叙Corl狮eyW惠.G.拦Rota山tion嫌alC膝apac录ity朴ofR岗einf糕