混凝土结构抗震分析与计算研究
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建筑结构, 2008, 38(6): 11-15.
摘要：本文首先介绍了结构鲁棒性的概念，及其提高结构鲁棒性对避免结构在罕遇地震下垮塌的重要意义。然后，分别从抗震结构体系、结构承载力与延性、结构破坏模式，以及赘余构件等几方面讨论了提高结构抗震鲁棒性的措施。
关键词：结构抗震，鲁棒性，结构体系，整体性，破坏模式，结构承载力，结构延性，赘余构件
采用逐步增量弹塑性时程方法对RC框架结构推覆分析侧力模式的研究
建筑结构学报, 2008, 29(2): 132-140.
摘要:以两个普通六层和十层钢筋混凝土框架结构为例,采用基于纤维模型的逐步增量弹塑性时程方法得到的层间剪力-位移关系曲线,与不同侧力模式的推覆分析结果进行了对比,研究了推覆分析结果的可靠程度。通过与不同场地的大量地震记录的弹塑性时程计算结果进行比较分析,建议采用多种合理的侧力模式进行推覆分析,对结构不同楼层的抗震性能进行全面的评价,即均布侧力模式适合于底部楼层的评价;考虑高度影响分布力模式适合于结构中部楼层的评价;而对结构上部楼层特别是顶层,可以采用SRSS侧力模式或规范侧力模式进行评价。分析研究表明,采用本文建议的侧力模式进行推覆分析,可在统计意义上可对钢筋混凝土规则框架结构的抗震能力作出偏于安全的估计。
关键词:钢筋混凝土框架结构; 纤维模型; 推覆分析; 逐步增量弹塑性时程分析; 层间剪力-位移关系
变轴力下钢筋混凝土柱的抗震性能分析
工业建筑, 2007. 37(12): 71-75.
摘 要 准确预测地震作用下钢筋混凝土（RC）柱的受力特性，对评估混凝土结构的抗震性能具有重要意义。地震作用下，混凝土结构中的RC柱除承受水平荷载外，还由于地震作用引起的倾覆力矩影响承受变轴力作用。因此，往复荷载下RC柱受力及变形特性的研究应该考虑变轴力的影响。本文首先通过恒轴力和变轴力下RC柱滞回性能的模拟，验证了本研究基于纤维模型程序开发的数值分析模型的准确性。然后，利用该数值模型和分析程序，对一RC柱进行了不同变轴力模式下滞回性能的分析研究。分析结果表明，轴力的变化对RC柱的滞回性能有很大影响。由于非耦合型变轴力变化过程的随机性，为便于变轴力下RC柱的抗震性能分析和试验研究，本文提出了等代定轴力的概念及其确定方法。
关键词 纤维模型 变轴力 混凝土柱 抗震性能 滞回分析
往复荷载下钢筋混凝土柱受力性能的数值模拟
工程力学, 2007, 24(12): 76-81
摘 要：准确预测地震荷载下钢筋混凝土柱的受力性能，对评估震后混凝土框架结构及桥梁结构的安全性和震害损失具有重要意义。由于复杂的材料性能和受力行为，地震作用下钢筋混凝土柱受力性能的准确计算目前仍需主要借助数值模拟，并且对数值模型中混凝土和钢筋材料的滞回本构关系提出了更高的精度要求。本文基于纤维分析模型，采用更加完善的反复荷载下钢筋和混凝土的本构，编制了可精确分析钢筋混凝土杆系结构及构件在往复荷载下受力性能的计算程序，并对不同轴压比和不同配筋率的2根压弯柱试件进行了数值模拟，计算结果与试验结果吻合良好。
关键词：纤维模型；往复荷载；混凝土柱；滞回关系；数值分析
建筑结构在灾害作用下的高性能仿真分析
首届工程设计高性能计算（HPC）技术应用论坛论文集, 2007. 12. 11-12, 上海: 93-101.
摘要: 地震、爆炸等荷载可能对建筑或建筑群造成严重损害，是结构防灾设计的重要内容，高性能计算为研究建筑物在各种灾害下的行为提供了有力工具。清华大学土木工程系开发了一系列的材料、构件和结构数值模型，并基于高性能并行计算和非线性分析，对倒塌、倾覆等结构极限状态以及城市群震害损失进行了研究。为建筑和城市减灾提供了有力工具。
关键词: 建筑结构，高性能仿真分析，有限元模型，连续倒塌，冲击波，城市建筑群
Pushover方法的准确性和适用性讨论
工程抗震与加固改造, 2008, 30(1), 55-59.
摘要：Pushover方法作为一种建筑结构弹塑性地震响应的简化近似计算方法和抗震性能评价方法已得到广泛应用。但由于其理论基础不严密，其准确性需要给予必要确认，同时适用性也受到一定的限制。本文以逐步增量弹塑性时程方法为基准，分别以一个普通6层RC框架结构和一个18层RC框架-剪力墙结构为例，对Pushover方法的准确性和适用性进行了分析研究。结果表明，Pushover方法仅适用于以第一振型为主的高度不大的结构，且应采用两种以上的侧力模式；对于高阶振型影响较大的结构，该方法准确性较差，承载力预测显著偏低。
关键词：Pushover分析，框架结构，框架-剪力墙结构，逐步增量弹塑性时程分析
基于分层壳单元的RC核心筒三维全过程有限元分析
第11届高层建筑抗震技术交流会论文集, 2007. 11. 8-10, 昆明: 184-189.
摘要：钢筋混凝土（RC）核心筒是高层建筑中最为常见的抗侧力结构，其空间受力行为明显，构件形状多样，故准确模拟其非线性受力全过程是结构抗震分析的一个重要课题。本文基于分层壳单元，对一钢筋混凝土核心筒拟动力实验进行了全过程模拟。通过对墙体、连梁等关键部位合理建模，较好的反映了核心筒的空间受力行为，以及连梁屈服和剪切破坏、筒体开裂、筒体钢筋屈服等复杂非线性行为。计算结果和实验结果吻合良好，体现了较高精度，本文建议的有限元模型可用于各种结构体系中的核心筒的抗震性能的分析，对实际高层RC筒体结构的大震弹塑性计算具有一定的参考意义。
关键词：核心筒，有限元，分层壳，弹塑性计算，抗震分析
钢框架核心筒结构弹塑性时程计算模型
建筑技术, 2007, 38(sup.), 242-244.
摘 要：在大震作用下，结构进入弹塑性阶段，表现出非线性受力特性。准确预测地震作用下结构的非线性行为，对评估结构的抗震安全性具有重要意义。本文总结了现有的一些结构弹塑性分析模型，并着重介绍了清华大学土木工程系近年来以通用有限元程序MSC.Marc为平台所开发的一些新的结构弹塑性分析模型——杆系纤维模型和分层壳剪力墙元模型。这些模型可以直接将构件的非线性节点力（轴力、剪力和弯矩）、节点变形（平动和转动）和材料的非线性应力-应变行为联系起来，可以模拟各种复杂受力构件的滞回行为和轴力－双向弯曲－剪切耦合行为。同时，借助通用有限元程序方便的前后处理功能和非线性计算功能，这些模型可以准确模拟地震作用下结构的三维非线性地震响应。利用这些工具，本文对一个实际钢框架核心筒结构进行了动力弹塑性时程分析，结果表明这些分析模型可以较好的模拟实际工程结构中的各种弹塑性行为，供科研和工程人员参考。
关键词：弹塑性分析，结构非线性，地震，纤维模型，剪力墙，分层壳单元
结构屈服后刚度对地震响应离散性影响的研究
防灾减灾工程学报,
27(sup.), 2007, 158-162.
摘 要：结构的弹塑性地震响应通常具有很大的离散性，使结构在大震下的性态难以把握，给基于性能抗震设计方法的实现带来困难。除了地震波本身的随机性原因外，结构弹塑性地震响应的离散程度还与结构自身的抗震性能有很大关系。本文基于大量弹塑性地震响应数值分析，研究了结构屈服后刚度对结构弹塑性地震响应离散性及累积滞回耗能的影响。研究表明，结构屈服后刚度退化越小，因结构自身原因导致的弹塑性地震响应离散性也越小，累积滞回耗能越均匀。基于该研究结果，本文指出具有主-次结构体系的抗震结构，可有效控制结构的抗震性能，有利于实现基于性能抗震设计。
关键词：地震响应；弹塑性；屈服后刚度；离散性；基于性能抗震设计；累积滞回耗能
往复荷载下预应力混凝土结构的数值模拟
工程抗震与加固改造, 28(6), 2006, 25-29.
摘 要: 现阶段，预应力技术得到广泛应用，深入研究预应力混凝土结构或构件的抗震性能有着重要的工程意义。在往复荷载下，预应力混凝土结构或构件的材料和力学行为复杂，需要借助数值模型加以准确模拟。本文基于杆件结构纤维模型程序，编制了预应力混凝土杆系结构及构件的数值分析模型。利用该模型，本文对往复荷载下的一榀有粘结预应力混凝土框架试件和一榀无粘结预应力混凝土框架试件，以及一根无粘结预应力混凝土柱试件进行了数值模拟。计算结果与试验结果的对比表明，由于采用了合理而准确的材料滞回模型并合理考虑了预应力的影响，本文开发的杆系有限元数值分析模型能够准确预测往复荷载下预应力混凝土杆系结构或构件的滞回特性，可以用于预应力混凝土实际结构的计算分析及其受力机理的探讨。
关键词: 纤维模型 往复荷载 预应力混凝土 分析方法
预应力筋粘结形式对结构抗震性能的影响分析
第九届后张预应力学术交流会论文集, 北京, 2006, 176-183.
摘 要：对于预应力混凝土抗震结构，不同预应力筋粘结形式会对结构抗震性能产生重要影响。本文利用所开发的杆系有限元纤维模型程序，完成了一榀预应力混凝土框架结构的数值模拟，对预应力筋粘结形式的影响进行了分析研究。数值结果表明，对于按现有规范设计的预应力混凝土框架，框架柱中的预应力筋粘结形式对框架的滞回特性特别是复位性能有较大影响，而框架梁中的预应力筋粘结形式的影响则相对较小。根据数值分析结果，从结构综合抗震性能角度出发，宜采用部分无粘结预应力筋形式。
关键词：预应力混凝土；抗震性能；粘结形式；复位性能；纤维模型
高强高性能工程结构材料与现代工程结构及其设计理论的发展
第一届结构工程新进展国际论坛文集，北京：中国建筑工业出版社，2006，208-250.
摘 要：介绍了近年来高强高性能工程结构材料的发展现状，从结构体系和结构功能的需求论述了高性能工程结构材料在现代工程结构中的合理应用原理和方法。重点研究了高强钢筋对提高混凝土框架结构抗震性能和减轻结构的地震损伤程度的积极作用。通过静力弹塑性推覆分析和弹塑性动力时程分析方法，对在框架柱中分别使用高强钢筋和普通钢筋的混凝土框架结构的抗震性能进行了对比分析研究。分析结果表明高强钢筋配筋结构具有更优越的抗震性能，主要表现在高强钢筋配筋混凝土框架结构底层柱端塑性铰的出现显著推迟，在大震作用下可以形成更合理的屈服破坏机制，地震动力响应与普通钢筋混凝土结构基本相同，且震后残余位移小，有利于震后结构修复。最后，针对高强高性能材料工程结构与传统材料工程结构在受力性能上的差异，以及高强高性能材料结构体系的受力性能特征，提出了工程结构安全储备理论和结构设计概念及理论的发展。
关键词：高强高性能混凝土，高强高性能钢材，工程结构，安全储备，设计理论，意外事件，结构抗震
Nonlinear
FE model for RC shear walls based on multi-layer shell element and microplane
constitutive model
Proc.
Computational Methods in Engineering And Science (EPMESC X), Tsinghua
University Press & Springer-Verlag, Aug. 2006, Sanya, Hainan,China,
2006, CDROM.
Abstract: Nonlinear simulations
for structures under disasters have been widely focused on in recent
years. However, precise modeling for the nonlinear behavior of reinforced
concrete (RC) shear walls, which are the major lateral-force-resistant
structural member in high-rise buildings, still has not been successfully
solved. In this paper, based on the principles of composite material
mechanics, a multi-layer shell element model is proposed to simulate
the coupled in-plane/out-plane bending and the coupled in-plane bending-shear
nonlinear behaviors of RC shear wall. The multi-layer shell element
is made up of many layers with different thickness. And different material
models (concrete or rebar) are assigned to various layers so that the
structural performance of the shear wall can be directly connected with
the material constitutive law. And besides the traditional elasto-plastic-fracture
constitutive model for concrete, which is efficient but does not give
satisfying performance for concrete under complicated stress condition,
a novel concrete constitutive model, referred as microplane model, which
is originally proposed by Bazant et al., is developed to provide a better
simulation for concrete in shear wall under complicated stress conditions
and stress histories. Three walls under static push-over load and cyclic
load were analyzed with the proposed shear wall model for demonstration.
The simulation results show that the multi-layer shell elements can
correctly simulate the coupled in-plane/out-plane bending failure for
tall walls and the coupled in-plane bending-shear failure for short
walls. And with microplane concrete constitutive law, the cycle behavior
and the damage accumulation of shear wall can be precisely modeled,
which is very important for the performance-based design of structures
under disaster loads.
Keywords: shear wall, nonlinear analysis,
microplane, finite element, multi-layer shell element
静力和动力荷载作用下钢筋混凝土框－剪结构剪力分配的研究
第一届全国城市与工程安全减灾研究与进展研讨会论文集, 唐山, 2006, 306-312.
摘 要: 框架－剪力墙结构在非弹性变形阶段的内力分布，关系到框架以至整个结构体系的安全，应该在抗震设计中加以考虑。本文利用MSC.Marc
2005以及清华大学在MSC.Marc基础上开发的混凝土纤维模型程序THUFIBER和适用于剪力墙结构非线性分析的分层壳单元，对一个钢筋混凝土框－剪结构进行了静力弹塑性计算和动力时程计算，分析了在结构不同变形阶段水平剪力在框架和剪力墙之间的分配规律。
关键词 框－剪结构 静力 动力 非线性 剪力分配
无粘结预应力混凝土框架的动力分析
第一届全国城市与工程安全减灾研究与进展研讨会论文集, 唐山, 2006, 689－694.
摘 要: 现阶段，无粘结预应力技术得到广泛应用，深入研究无粘结预应力混凝土结构或构件的抗震性能有着重要的工程意义。动力荷载下，无粘结预应力混凝土结构或构件的材料和力学行为复杂，需要借助数值模型加以准确模拟。本文基于杆系结构纤维模型程序，对三榀无粘结预应力混凝土框架进行了动力荷载下的数值模拟。数值结果表明，无粘结预应力混凝土框架具有良好的复位性能和较小的滞回耗能能力，虽然采取加强措施，地震中无粘结预应力混凝土框架（底层）柱底仍然可能出铰。
关键词 纤维模型 动力荷载 无粘结 预应力 混凝土框架