结构抗震分析与计算研究
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建筑结构的抗震问题一直是结构工程和防灾工程研究的一个重要内容，本研究通过提出新的结构非线性计算模型，采用新的工程材料，发展新的结构地震响应分析方法，以更好了解结构的地震行为特点，并提出更有效的抗震设计对策。
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点击下载基于震源机制且考虑场地土分层差异效应的多点地震动：理论与程序开发,
计算力学学报,
2012, 29(4): 582-588.
摘要：结合前人工作，首先形成了适用于我国目标场地的基于震源机制且考虑局部场地效应的地表多点地震动具体生成途径，包括：（1）依据随机振动理论建立能够反映包含多个土层在内的局部场地整体过滤效应的传递函数，（2）基于作者改进的过滤函数而得到的适用于我国目标场地的基岩谱，进而通过分区建立局部场地的整体传递函数以反映不同场地土之间的差异性，（3）在前人工作基础上考虑了场地的非平坦性因素，（4）为了程序编制方便，给出了多土层过滤后相位角变化的显示表达式；然后，依据上述理论框架成功实现了程序MEMS
V2011.6（Multi-support Earthquake Motions Simulation Version 2011.6）的编制和可视化运行，该程序可直接生成界面图形并输出数据文件，具体功能包括：设置震源参数、分区输入土层参数、计算并显示土层传递函数、设定非平稳参数、调控频率、生成多点地震动时程、验证多点地震动间的相干性以及拟合规范（桥梁、建筑和电力设施）反应谱等；最后，以一桥梁土层为算例，利用该程序生成了目标场地基于震源机制的地表多点地震动，并分析了地表地震动对场地土和震中距因素的敏感性。本文内容具有坚实理论基础和实用性，可直接为工程提供参考。
关键词：多点地震动；基岩谱；局部场地；非平稳；规范反应谱
Seismic
damage simulation for urban buildings based on high-performance GPU
computing,
Proc. 14th Int. Conference
on Computing in Civil and Building Engineering, 2012.06. Moscow, Russia
:368-369
Abstract: Refined models have been
an important development trend of urban regional seismic damage prediction.
However, the application of refined models has been limited due to their
high computational cost if implemented on traditional Central Processing
Unit (CPU) platforms. In recent years, Graphics Processing Unit (GPU)
technology has been developed and applied rapidly due to its powerful
parallel computing capability and low cost. In this paper, a simulation
method for urban regional seismic damage is developed based on GPU-CPU
cooperative computing technology, which reduces the computing time significantly.
The seismic damage simulation is then applied to a medium-sized city
using the proposed method to illustrate the unique advantages of GPU
technology in large-scale regional seismic damage simulations.
Keywords: urban regional seismic damage simulation, GPU, parallel
computing
Evaluation
of Modal and Traditional Pushover Analyses in Frame-Shear-Wall Structures
Advances
in Structural Engineering, 2011, 14(5): 815-836.
Abstract: Nonlinear
static analysis (or pushover analysis) has been widely used in the last
decade as a simplified and approximate method to evaluate the structural
seismic performance and to estimate inelastic structural responses under
severe ground motions. However most currently used pushover procedures
with invariant lateral load patterns cannot fully reflect the effect
of higher-order modes on structural dynamic responses. To overcome such
a problem, a so-called Modal Pushover Analysis (MPA) was proposed based
on the modal decoupling response spectrum method where the effect of
higher modes was considered. To date, most research on MPA has been
focused on frame structures. In engineering practice, however, most
medium-to highrise building structures are in the form of frame-shear-wall.
Therefore it is necessary to extend the current research activity to
implement the MPA to frame-shear-wall structures. In this study, two
reinforced concrete frame-shear-wall structures of 10 and 18 stories
are analyzed to evaluate the performance of the MPA method and the pushover
procedures with invariant load patterns. The evaluation is based on
the exact solutions of a nonlinear dynamic time-history analysis. The
results show that the MPA method including higher-order modes is more
accurate than the other pushover procedures. This is more evident when
estimating structural responses for high-rise structures than the medium-rise
counterparts.
Key words: nonlinear static analysis, nonlinear time-history
analysis, modal pushover analysis (MPA), frameshear-wall structures,
medium-to high-rise structures.
基岩地震谱与地震动位移输入的土–结构相互作用(SSI)计算模型改进,
岩石力学与工程学报, 2011, 30(5): 884-892.
摘要：对基岩地震动输入的适用性和SSI 计算模型的合理性进行研究。首先，借鉴已有基岩地震谱表达式，采用数值方法修正高频段过滤函数，得到适用于我国目标场地的基岩地震谱；然后，分析当前位移输入的SSI
计算模型，指出所存在的因单元尺寸划分逐步精细而导致的不收敛问题，推广无质量刚性元(massless rigid element，MRE)法解决这一问题，并给出MRE、结构系统和黏弹性人工边界三者间连接示意图；最后，基于上述工作和随机振动理论生成基岩地震动位移输入谱，对一算例进行分析，结果表明采用MRE
法解决SSI 计算模型的可行性。研究工作可为土–结构共同作用相关问题的研究提供参考。
关键词：地震工程；基岩地震动；无质量刚性元(MRE)法；土–结构相互作用
钢-混凝土混合框架结构多尺度分析及其建模方法,
计算力学学报, 2010, 27(3): 469-475.
摘要：多尺度计算是保证计算精度的同时最大限度降低计算代价的有效途径，在众多学科领域和工程问题中都得到了应用。在结构有限元多尺度分析领域，要解决的一个关键问题是如何实现局部微观模型与宏观结构模型之间的共同工作。为实现精细有限元模型在植入宏观结构模型时不同尺度模型界面的变形协调，提出有限元微观模型与宏观模型的界面连接方法，给出了轴向、横向和转角的约束方程。通过编制用户子程序，使该方法在有限元软件中得以实现，并通过简单的圆柱筒算例，对界面连接的合理性进行了验证。最后基于多尺度建模方法和复杂混合结构节点的精细模型，给出了钢-混凝土混合框架结构多尺度弹塑性时程分析的应用实例，结果表明多尺度计算可较好模拟节点的复杂边界条件。本文建议的界面连接方法可有效实现不同尺度模型界面的变形协调，为工程结构进行多尺度提供了条件。
关键字：多尺度；界面连接；有限元；工程应用；弹塑性时程分析
基于广义结构刚度的构件重要性评价方法,
建筑科学与工程学报, 2010, 27(1): 1-6.
摘要:总结了现有构件重要性评价指标的研究概况和工程经验;根据结构体系传力路径中传递荷载比例大的构件重要性大的思路,通过理论推导定义了考虑荷载作用的广义结构刚度;以拆除构件对广义结构刚度的影响程度作为该构件重要性评价指标,并进一步将该指标转化为结构变形能损失率,使该指标的概念更为清晰;采用该评价方法对1
组框架结构分别在重力荷载和水平地震荷载作用下的构件重要性进行了分析。结果表明:该方法具有合理性,且便于计算,可用于大多数类型的结构。
关键字：结构安全性；构件重要性指标；广义结构刚度；传力路径；变形能
北京汽车博物馆抗震性能弹塑性分析,
建筑结构, 2009, 39(12): 118-120.
摘要：北京汽车博物馆为体型比较复杂的场馆结构，包含上下柱错位的复杂型钢－混凝土节点。本文基于宏观非线性有限元模型，采用纤维梁和分层壳单元，对其整体结构进行了弹塑性静力推覆和动力时程分析，然后采用实体单元精细模型对复杂节点的承载力进行弹塑性分析，并和整体结构分析得到的内力进行了比较。分析结果表明，北京汽车博物馆满足8度抗震要求，节点具有足够承载力。本文可为复杂场馆结构的抗震弹塑性分析提供参考。
关键字：汽车博览中心，抗震性能，弹塑性分析，节点承载力
框架-核心筒高层混合结构的三维空间弹塑性抗震分析
建筑结构学报, 2009, 30(4): 119-129
摘要:准确预测结构在强震作用下的非线性行为,对评估结构抗震设计的安全性具有重要意义。在总结了现有的结构弹塑性分析模型基础上,以通用有限元程序MSC.
MARC为平台开发了一系列新的结构弹塑性分析模型。通过对试验的模拟,表明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,能够较好地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的前后处理功能和非线性计算功能,这些模型可以细致地模拟地震作用下整体结构的三维非线性地震响应。利用所开发的分析模型,对一个复杂框架-核心筒高层混合结构实际工程进行了弹塑性动力时程分析,较好的模拟了该工程结构在地震作用下的复杂抗震行为,并根据不同强度地震作用下的分析结果,说明该工程外框架与4个子筒组成的核心筒可组成有效的双重抗震结构体系,并具有连梁、子筒和外框架三道抗震防线,为工程抗震设计提供依据。
关键词:框架-核心筒混合结构; 纤维模型; 分层壳单元; 弹塑性分析; 抗震性能
框架-核心筒高层混合结构抗震性能评价及破坏模式分析
建筑结构, 2009, 39(04): 1-6.
摘 要：框架-核心筒结构体系是目前高层建筑常用的一种结构形式。本文分析了在地震作用下框架-核心筒结构体系的受力特点，讨论了该结构体系的合理破坏模式，提出将控制概念引入结构设计，有目的的引导作为主要抗侧力体系的核心筒的屈服机制和破坏模式，同时对外框架进行合理的设计使其具有足够的承载力和延性，可以使框架-核心筒结构具备多道抗震防线，提高其抗震性能。以一个实际高层框架-多子筒核心筒混合结构为例，通过静力弹塑性计算和弹塑性动力时程计算，分析了地震作用下结构各构件的弹塑性发展进程，层间变形模式以及地震剪力分配情况。结果表明：经过合理设计，框架-核心筒结构可以具备三道抗震防线：连梁、子筒(或墙肢)、框架，并且结构同时具有足够的耗能能力，能形成合理的破坏模式，提高抗震性能。
关键词：框架-核心筒结构，破坏模式，抗震性能，抗震防线
屈服后刚度对建筑结构地震响应影响的研究
建筑结构学报, 2009, 30(2): 17-29.
摘要：为准确预测强震下结构弹塑性响应，实现基于性能的抗震设计方法，研究了结构屈服后刚度对结构弹塑性响应离散程度的影响。根据单自由度体系和多自由度体系的大量的弹塑性时程动力分析，研究了屈服后刚度对结构弹塑性地震响应的影响规律。分析研究结果表明：对于单自由度体系，在中长周期范围，最大弹塑性位移响应及其离散性随屈服后刚度的增大变化不大；在短周期范围，最大弹塑性位移响应及其离散性随屈服后刚度的增大显著减小。对于多自由度体系，随屈服后刚度增大，延性需求和累积滞回耗能分布趋于均匀，最大弹塑性层间位移响应的离散性显著减小。最后讨论了提高结构屈服后刚度的措施，并通过典型算例说明了在结构系统层次上实现强化型结构的方法。
关键词: 地震响应；弹塑性结构；屈服后刚度；离散性；基于性能设计
基于分层壳单元的RC核心筒结构有限元分析和工程应用
土木工程学报, 2009, 42(3): 51-56.
摘要：钢筋混凝土（RC）核心筒是高层建筑中常见的抗侧力结构，其空间受力行为明显，截面形状多样，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。分层壳单元根据复合材料原理将壳分成多层，可考虑面内弯曲－面内剪切－面外弯曲之间的耦合作用，较全面的反映了壳体结构的空间力学性能。基于分层壳单元，对一钢筋混凝土核心筒拟静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，以及筒体开裂、筒体钢筋屈服、连梁屈服和剪切破坏等复杂非线性行为，计算结果和实验结果吻合良好。运用该核心筒模型，对某实际高层框架-核心筒结构进行了弹塑性分析，表明了模型的实用性。基于分层壳的核心筒模型可以较好的模拟核心筒的各项力学性能，在筒体结构大震弹塑性分析方面具有一定参考意义。
关键词：核心筒，有限元，分层壳，弹塑性计算，抗震分析
MPA法与Pushover法的准确性对比
华南理工大学学报(自然科学版), 2008, 36(11): 121-128.
摘 要：基于振型分解反应谱法的多模态Pushover法（MPA法）考虑了结构高阶振型的影响，在一定程度上弥补了传统Pushover法只考虑结构第一振型的不足，为了对MPA法与传统Pushover法的准确性进行对比研究，本文以逐步增量弹塑性时程分析结果为基准，基于两个普通的六层和十层钢筋混凝土框架结构纤维模型，对MPA法和不同侧力模式的Pushover法的分析结果进行了对比。分析表明，与Pushover法相比，MPA法对中短周期结构最大弹塑性顶点位移响应的预测具有较高精度，但对结构最大层间位移的预测误差仍较大，有必要作进一步深入研究。
关键词：静力弹塑性分析，弹塑性时程，多模态推覆分析，钢筋混凝土框架，纤维模型
框架—剪力墙结构的静力弹塑性分析研究
工程抗震与加固改造, 2008, 30(6): 41-48.
摘要 静力弹塑性方法作为一种评价结构抗震性能和计算结构弹塑性变形的简化方法,近年来得到了广泛应用。但由于传统的定侧力模式的静力弹塑性方法只考虑第一振型,无法反映高层建筑结构的高阶振型影响。为考虑高阶振型的影响,Chopra
在振型分解反应谱组合法的基础上,提出了MPA 方法。本文首先讨论了应用MPA 方法需注意的问题,然后用一个18层钢筋混凝土框架—剪力墙结构为算例,以逐步增量弹塑性时程分析结果为基准,对传统定侧力模式静力弹塑性方法和MPA方法的分析结果进行了对比研究。结果表明,相比于定侧力模式静力弹塑性分析结果,MPA
方法的分析结果更接近弹塑性时程分析结果。
关键词 静力弹塑性分析;弹塑性时程;多模态推覆分析;钢筋混凝土;框架—剪力墙结构
从汶川地震框架结构震害谈"强柱弱梁"屈服机制的实现
建筑结构, 2008, 38(11): 52-59.
摘要：本文首先介绍了汶川地震中钢筋混凝土框架结构的主要震害现象，并进行了简要分析。重点针对地震中框架结构未出现抗震设计所预期的“强柱弱梁”屈服机制的现象，从填充墙等非结构构件和楼板的影响、可能导致框架梁承载力和刚度增大的原因、造成框架梁端超配筋的原因、影响框架柱承载力发挥的原因、以及结构在大震下受力状态变化和结构不同受力阶段的梁柱构件的可靠度差异等方面进行深入的分析，并提出了有关建议，为今后框架结构设计实现“强柱弱梁”屈服机制和规范修订提供参考。
多尺度有限元建模方法及其应用
华中科技大学学报（城市科学版）, 2008, 25(4): 76-80.
摘要：在有限的计算条件下，为了尽可能的提高结构有限元分析的精度，本文引入了有限元多尺度计算方法。通过寻找有限元微观模型与宏观模型的界面连接方法，从而使精细的有限元模型可以自然地植入宏观模型，有效实现不同尺度模型间的变形协调。通过编制用户子程序，在有限元软件中对界面连接的合理性进行了算例验证，为多尺度有限元计算在结构分析中的应用提供了条件。最后采用多尺度建模方法，给出了钢结构弹塑性时程分析的应用实例。
关键字：多尺度计算 界面连接 有限元 工程应用 弹塑性时程分析
Study
on the influence of post-yielding stiffness to the seismic response
of building structures
Proc. the 14th World Conference on Earthquake Engineering,
October 12-17, 2008, Beijing, China, CDROM.
ABSTRACT: The response dispersion
of structures under strong earthquakes significantly restricts the implementation
of performance based seismic design. Besides the variation of earthquake
inputs, the inelastic characteristics of structures themselves are also
the influence factors on the seismic response dispersion of structures,
in which the post-yielding stiffness is key parameters. In this paper
the inelastic time-history analysis of numbers of SDOF and MDOF systems
are studied to investigate the influence of post-yielding stiffness
on the inelastic seismic response and the dispersion. The analytical
results show that, (1) for SDOF system, the larger positive post-yielding
stiffness will result in smaller the maximum displacement and especially
the residual displacement, (2) for the MDOF system, the larger positive
post-yielding stiffness results in more uniform distribution of hysteresis
energy dissipation and the smaller variation of the maximum inelastic
story drift. Hence, the larger of the positive post-yielding stiffness
will result in a better control of structural performance under earthquake,
so that the performance based design can be easier implementation. The
methods to increase the post-yielding stiffness and some practical examples
are finally presented in this paper.
KEYWORDS: inelastic seismic response, post-yielding stiffness,
dispersion, performance based design
汶川地震建筑震害分析
建筑结构学报, 2008, 29(4): 1-9
摘要：2008年5月12日四川汶川发生8.0级地震，地震造成了大量建筑的倒塌和损坏，给人民的生命和财产带来了巨大的损失。本文汇总了清华大学、西南交通大学和北京交通大学土木结构组在四川地震主要灾区所调查的建筑震害资料，根据建筑的结构类别、建造年代、地震区估计烈度和使用功能进行了统计整理。结合典型工程震害案例，分析了此次地震中的建筑震害特点，总结了一些经验和教训。
关键词：汶川地震 震害分析 震害案例
层屈服后刚度对地震响应离散性影响的研究
工程力学, 2008, 25(7): 133-141.
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。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
混凝土结构抗震非线性分析模型、方法及算例
工程力学, 2006, 23(sup. II). 131-140.
摘 要：结构在大震作用下会进入非线性并产生损伤，准确预测地震荷载下钢筋混凝土结构的非线性行为，对评估混凝土结构的抗震安全性具有重要意义。本文介绍了清华大学土木工程系近年来开发的适用于钢筋混凝土杆系结构的纤维模型THUFIBER程序，适用于预应力混凝土杆系结构的纤维模型NAT-PPC程序，以及适用于剪力墙结构的分层壳墙元模型的非线性分析程序。这些程序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，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，该程序可以准确模拟地震作用下结构的三维非线性地震响应，也可模拟爆炸、倒塌等极端非线性行为。本文通过一系列的数值分析与试验结果的对比和工程应用算例，说明所研发程序的精度和计算能力。
关键词：钢筋混凝土，地震，非线性，杆件，纤维模型，剪力墙，分层壳单元
某钢框架偏心核心筒弹塑性分析
四川建筑科学研究, 2008, 34(3): 5-10.
摘 要：结构在大震作用下会进入弹塑性并产生损伤，准确预测地震荷载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。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，本文对一个实际工程结构进行了静力弹塑性分析和动力弹塑性时程分析，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
论结构抗震的鲁棒性
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
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