一种基于不同承载力指标的剪力墙损伤参数确定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于不同承载力指标的剪力墙损伤参数确定方法，其中，通过对整体剪力墙的有限元分析，基于能量等效将材料设计值、极限值的状态均等效为标准值模型的损伤状态，并包括以下步骤：建立采用材料设计值或极限值对应构件性能状态的有限元模型，分析得到墙体承载力

【技术实现步骤摘要】
一种基于不同承载力指标的剪力墙损伤参数确定方法


[0001]本专利技术涉及一种基于混凝土损伤参数的构件性能状态判别实现方法，尤其涉及的是，一种基于不同承载力指标的剪力墙损伤参数确定方法。

技术介绍

[0002]现有技术中对混凝土剪力墙的损伤状态一般分为五种，包括：轻微损坏、轻度损坏、中度损坏、不严重损坏、较严重损坏。这五种状态的判断准则虽然有各种规范规定，例如《建筑抗震设计规范》(GB 50011
‑
2010)中的“不同承载能力构件对应不同性能要求的承载力参考”这一内容，用来确定构件的性能判断。然而现有技术中确认该五种状态的方式一般是通过破坏性试验的方式，或者通过人为参数设置的分析实现，往往判断不准确，评估结构受力构件的性能状态时存在一定的误差甚至得到错误的结果。
[0003]混凝土作为重要的建筑材料已有百余年的历史，考虑到混凝土本身材料构成的复杂性，尽管结构工程领域混凝土力学特性(包含本构模型)的研究得到了广泛的发展，但对混凝土损伤与断裂过程中的裂纹扩展以及损伤与断裂机制等基本问题，仍需要进一步探索。
[0004]模拟钢筋混凝土剪力墙非线性分析的有限元方法有实体分析法和壳元分析法。剪力墙的实体分析法是在通用有限元软件中分别建立混凝土和钢筋三维几何模型，并基于各自的材料本构关系，进行加载求解。实体模型中混凝土和钢筋通过合理的边界耦合关系来协调两者的变形。常见的边界耦合关系有：
①
共节点，这种求解代价最小，但对网格的划分要求比较高；
②
将钢筋或型钢埋置在混凝土实体里。当建模时空间位置满足符合埋置的几何关系时，不同材料之间的耦合关系就能实现；
③
不同材料之间设置弹簧单元，根据材料间的粘结本构定义弹簧属性。前面两种方法是忽略不同材料间的粘结滑移。总之，实体分析方法需要考虑不同材料的连接关系，这对模型几何划分的精细程度有较高的要求。整体结构采用这种方法的计算成本非常高，而且计算的收敛性难以保证，因此实体法基本只适用于构件层面的分析。
[0005]因此，采用二维壳元模型分析钢筋混凝土剪力墙整体结构，既具有比较好的精度和实用性，又能兼顾计算效率，在工程界与学术研究界得到了广泛的认可与发展。其中，分层壳的二维混凝土本构采用混凝土损伤模型，能直观动画地反映剪力墙构件在荷载或地震作用下的损伤变化历程。损伤参数仅仅是表示构件的刚度退化程度，损伤参数在[0,1]之间，当损伤为0时表示墙肢完好，当损伤为1时表明墙肢完全破坏。对于前述的剪力墙五种破坏状态，对应各个状态的损伤参数是在(0,1)变化。尽管《建筑抗震设计规范》(GB 50011
‑
2010)中有明确的承载力判断标准，但仍缺乏可直接用于指导评估混凝土性能状态的损伤参数取值区间。
[0006]在混凝土的损伤模型研究中，大量学者针对具体工程情况提出了各种不同的损伤本构模型，但是由于适用条件的特殊性及所建立本构模型的复杂化，很少有一种能够表达简单、便于工程师接受的一般损伤本构关系，且以具有明确的物理意义的损伤参数标准来
评估混凝土受力性能状态更是欠缺。总之，现有技术针对混凝土的损伤模型参数一直没有很好的解决方案，现有技术存在问题而有待于解决。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种基于不同承载力指标的剪力墙损伤参数确定方法，提供一种符合实际可预期的混凝土损伤模型参数确定方法，相对精确且符合实际情况。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种基于不同承载力指标的剪力墙损伤参数确定方法，其中，通过对整体剪力墙的通用有限元软件分析，基于能量等效将材料设计值、极限值的状态均等效为标准值模型的损伤状态，并包括以下步骤：A、建立采用材料设计值或极限值对应构件性能状态的有限元模型，分析得到墙体承载力
‑
位移曲线，根据力
‑
位移围合的面积作为该状态的能量值；B、根据能量等效原则，确定基于标准值模型的承载力
‑
位移曲线中的位移数值，从而确定墙肢所处的损伤状态与损伤参数。
[0010]所述的基于不同承载力指标的剪力墙损伤参数确定方法，其中，在所述步骤A之前还设置有步骤：
[0011]A0、在有限元处理软件中建立所述剪力墙的构件模型并进行参数计算。
[0012]所述的基于不同承载力指标的剪力墙损伤参数确定方法，其中，所通用有限元软件采用Paco、Sausage、Abaqus中的一种或多种。
[0013]所述的基于不同承载力指标的剪力墙损伤参数确定方法，其中，所述步骤B中，损伤状态的轻微损坏对应损伤值为(0,0.3]，轻度损坏对应损伤值为(0.3～0.5]，中度损坏对应损伤值为(0.5～0.7]，不严重损坏对应损伤值为(0.7～0.9]并对应损伤墙体占全截面的30％，较严重损伤对应损伤致为(0.9,1)。
[0014]所述的基于不同承载力指标的剪力墙损伤参数确定方法，其中，所述步骤A中的材料极限强度值，其混凝土强度取立方强度的0.88倍，钢筋强度取屈服强度的1.25倍。
[0015]所述的基于不同承载力指标的剪力墙损伤参数确定方法，其中，所述步骤A、B中的设计值模型、极限值模型和标准值模型损伤计算步骤为：先进行竖向荷载的施加过程，之后竖向荷载保持不变，再进行水平荷载施加过程，从而确定墙体的承载力
‑
位移曲线与损伤分布。
[0016]本专利技术所提供的一种基于不同承载力指标的剪力墙损伤参数确定方法，由于采用了在有限元处理软件中针对剪力墙损伤模型和参数计算，通过能量等效的方式进行处理，可以迅速且合理的确定损伤状态，计算预测更为精准。
附图说明
[0017]图1为本专利技术所述基于不同承载力指标的剪力墙损伤参数确定方法较佳实施例的处理流程示意图。
[0018]图2为本专利技术所述方法较佳实施例中的剪力墙有限元模型建立示意图，其中(a)为墙体有限元模型，(b)为墙体顶部施加的轴向力，(c)为墙体顶部施加的水平位移时程。
[0019]图3为本专利技术所述方法的剪力墙受压损伤最后时刻分布计算结果显示示意图。
[0020]图4为本专利技术所述方法的剪力墙不同材料强度等级对应的基底剪力和水平位移曲
线示意图。
[0021]图5所示为本专利技术方法较佳实施例中实现结构构件抗震性能要求的承载力参照指标示例表格。
[0022]图6所示为本专利技术方法较佳实施例中的结构构件状态、损坏程度与构件承载力对应关系表格。
[0023]图7为本专利技术所述方法较佳实施例中的混凝土材料卸载以及再加载路径曲线示意图。
[0024]图8所示为本专利技术方法较佳实施例中的C60混凝土应力
‑
应变
‑
损伤对应曲线示意图。
[0025]图9所示为本专利技术方法较佳实施例中构件不同状态对应的混凝土材料损伤分布的有限元分析示意图。
具体实施方式
[0026]以下对本专利技术的较佳实施例加以详细说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于不同承载力指标的剪力墙损伤参数确定方法，其特征在于，通过对整体剪力墙的通用有限元软件分析，基于能量等效将材料设计值、极限值的状态均等效为标准值模型的损伤状态，并包括以下步骤：A、建立采用材料设计值或极限值对应构件性能状态的有限元模型，分析得到墙体承载力
‑
位移曲线，根据力
‑
位移围合的面积作为该状态的能量值；B、根据能量等效原则，确定基于标准值模型的承载力
‑
位移曲线中的位移数值，从而确定墙肢所处的损伤状态与损伤参数。2.根据权利要求1所述的基于不同承载力指标的剪力墙损伤参数确定方法，其特征在于，在所述步骤A之前还设置有步骤：A0、在有限元处理软件中建立所述剪力墙的构件模型并进行参数计算。3.根据权利要求2所述的基于不同承载力指标的剪力墙损伤参数确定方法，其特征在于，所述通用有限元软件采用Paco、Sausage、Abaqus...

【专利技术属性】
技术研发人员：林超伟，王兴法，王松帆，方飞虎，吴昀泽，刘红星，高义奇，梁华，
申请(专利权)人：深圳市柏涛蓝森国际建筑设计有限公司，
类型：发明
国别省市：