剪力墻模擬
關注創建者：OpenSEES抗震筆記 創建時間：2022-06-05
剪力墻模擬的視頻教程
ABAQUS模擬雙層薄波紋鋼板螺栓連接-混凝土組合剪力墻
本文復現了一篇論文：Performance of concrete-filled double-skin shallow-corrugated steel plate composite walls under axial compression（SCI二區） 本課程為精品課程-雙層薄波紋鋼板螺栓連接-混凝土組合剪力墻模擬。
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精品課程A59-鋼筋混凝土連肢剪力墻滯回模擬
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剪力墻模擬的實例教程
模擬結果如下：
1.4、三種模型總結
（1）纖維模型由于本身不考慮剪切，所以適用于剪跨比較大的剪力墻，如果想模擬小剪跨比的剪力墻，可以采用柔度法加剪切彈簧（注意：剛度法加剪切彈簧是沒有用的）。
（2）多垂直桿和分層殼模型，既可以較好的模擬大剪跨比的剪力墻，也可以較好地模擬小剪跨比的剪力墻。
OpenSees剪力墻3種建模方法的視頻教程可在下方鏈接觀看：
https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14572
學會了OpenSees鋼筋混凝土剪力墻的建模方法，帶耗能鋼筋、預應力筋或者螺栓鋼板的剪力墻、裝配式剪力墻也就簡單了，在此基礎上添加單元或材料考慮即可。
2、ABAQUS軟件
在ABAQUS中，模擬剪力墻的方法主要有：
（1）實體單元；（2）殼單元；（3）二維MCFT模型（方自虎老師開發）
由于大家最常用的是實體單元，所以本文重點講述實體單元建模中的幾個要點問題。具體的建模過程不細講了，如果你剛開始學ABAQUS，推薦你2本書，里面有擬靜力試驗模擬的詳細建模過程，看完你就會了。
①徐亞豐《高等土木工程結構（ABAQUS模擬實驗/實驗室模型實驗）》
②王玉鐲 《ABAQUS結構工程分析及實例詳解》
2.1、混凝土本構及損傷因子的計算（CDP模型）
混凝土損傷損傷塑性模型（CDP）包括鋼筋和混凝土的本構及損傷因子的計算。
（1）混凝土本構的計算方法有很多，常用的有：①10規范；②02規范（過鎮海模型） ；③丁發興模型等。從規范或者文獻中，找到相應的公式，制作一個Excel表格，或者用Matlab寫一個代碼，不是很難的事情。（2）鋼筋本構可選用雙折線或者三折線模型，在ABAQUS中，需要輸入真實應力和真實應變，所謂真實應力即考慮了鋼筋拉斷時截面面積的縮小。試驗測得的數據為名義應力和名義應變。
展開 H型鋼柱薄壁鋼板剪力墻結構的往復試驗模擬（H型鋼，薄壁結構，鋼板剪力墻，滯回曲線，有限元模擬）
漿錨連接裝配式剪力墻Abaqus滯回模擬結果準確性驗證
1.裝配式剪力墻試件模型
1.1試件構造與尺寸
試件分為上下兩段墻體，下段預制墻預留豎向插件，待上下段墻體豎向插入拼裝就位后，在預留管道內注入高強無收縮灌漿料，實現兩段墻的漿錨連接,模型幾何尺寸及配筋,見圖1所示[1]。
圖1 試件構造與尺寸
1.2試驗材料
構件采用HRB335級鋼筋直徑8mm、10mm、12mm、14mm，參數見表1；采用C45級混凝土參數[1],見表2。
表1 鋼筋材料參數
注：E為彈性模量；μ為泊松比；ρ為密度；fy為屈服強度；fu為極限強度。
表2 混凝土材料參數
注：E為彈性模量；μ為泊松比；ρ為密度；fc為抗壓強度；ft為抗拉強度。
1.3試件有限元模型與邊界條件
拼接縫處采用“外高內低”;的“Z”;形拼縫，拼縫處填充彈性密封膠。密封膠材料模型選自文獻[2]提到的Reduced Polynomial材料模型參數替代[2],見表3。
表3 彈性膠粘材料參數
網格應用Abaqus隱式計算T3D2單元,單元數量8752個；模型漿錨連梁單元應用ABAQUS隱式計算B31單元,單元數量720個；模型漿錨連接彈簧單元應用Abaqus隱式計算DASHPOTA單元,單元數量800個.網格尺寸控制在40mm，漿錨連接有限元處理如圖2。
圖2 漿錨連接有限元
II-a漿錨連接部位采用彈簧-梁模型模擬，彈簧-梁模型由吉林建筑科技學院周文君老師提出。
初始分析步，約束地梁兩端部，防止模型出現水平位移.一階段分析步，在剪力墻頂梁幾何中心位置，沿豎直施加軸壓力，軸壓比控制為0.10，同時約束住剪力墻平面外轉動及平面外移動。二階段分析步，水平荷載采用力和位移混合控制加載模型，其中力加載階段參照文章將力值折算成位移，加載曲線見圖3。
展開 剪力墻根據其受力特點，可以分為由彎曲行為控制的細長墻，和由剪切行為控制的短方墻。根據美標ASCE 41的建議，若墻高度與其長度之比大于3可視為細長墻（slender），該比值小于1.5可視為短方墻（short and squar）。高層結構中的剪力墻通常屬于細長墻，以壓彎行為為主，常用纖維截面來模擬其彈塑性行為的發展。
此外，對于剪力墻的抗震性能評價，ETABS提供了一系列性能評價指標，從微觀的纖維應變、構件局部變形，到宏觀的結構整體變形等等。同時，ETABS通過精巧的性能評價工具實現了海量性能指標數據的組織、篩分、呈現。本文將介紹相關的功能，并通過一個剪力墻案例展現其應用價值。
1、剪力墻的彈塑性單元
墻體彈塑性行為的發展與其受力方式密切相關，不同的單元類型適用于不同的受力狀態。ETABS提供了兩種彈塑性單元來模擬墻體：墻鉸與分層殼。我們應區分情況選擇合適的方式來模擬墻體彈塑性行為。
1.1 墻鉸
墻鉸，顧名思義，是墻體上布置的塑性鉸。墻鉸的實質是由混凝土纖維和鋼筋纖維組成的纖維截面，用來模擬墻體的壓彎行為的塑性發展過程。在ETABS中，墻體的鋼筋來源有三個選項：來自設計結果、給定配筋率、自定義布筋，如圖1-1所示。
前兩種方式很容易理解，根據配筋面積或者配筋率將鋼筋均勻分布于墻肢截面中，鋼筋等級來自于剪力墻設計首選項中設定的鋼筋材料。若選擇第三種方式，則可以自定義墻肢的邊緣構件范圍，分別布置邊緣區和非邊緣區的鋼筋，對話框如圖1-2所示。完成墻體鋼筋指定后，則可指定自動墻鉸，生成相應的纖維截面，如圖1-3所示。完成計算分析后，我們可以查詢墻鉸的彎矩-轉角曲線、纖維的應變等結果。
墻鉸模擬墻體的壓彎行為，墻體的剪切行為仍是彈性的，取決于材料的剪切模量，壓彎和剪切行為沒有耦合。
展開 仿真計算的結果分析：剪力墻下端混凝土兩側發生膨脹變形，鋼筋屈服，混凝土出現裂縫，且主要出現在墻角兩側，隨著加載的位移增大，混凝土的裂縫逐漸發展到上端，最后墻角混凝土發生損壞。
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我用abaqus軟件做鋼筋混凝土剪力墻抗震模擬，滯回曲線效果很差，沒有捏縮現象，前期剛度過大，滯回環呈鋸齒狀分布，多次調試混凝土CDP模型參數也沒有效果，想用方自虎老師的子程序來改善一下滯回曲線的捏縮，但是我找不到方自虎老師的子程序，求助大家給我分享一下方自虎老師的子程序。
<p>本案例為LS-DYNA高級應用，使用S-ALE-FEM-SPH耦合算法計算鋼筋混凝土墻動態破壞及碎片云形成過程。</p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
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導讀：近日，哈爾濱市松北區利民學苑B棟有租戶在3樓裝修時砸掉了承重墻，導致大樓從下往上出現裂縫，樓內200余戶居民被緊急撤離，臨時安置到酒店。從網傳視頻看，該房間中鋼筋混凝土的承重墻大面積被砸掉，只剩下鋼筋，房間中還留有鉤機、推土機等大型設備。據小區業主表示，當晚這棟共31層高的大樓，就開裂到了15層，第二天下午裂到21層，導致樓房無法正常使用。
涉事樓層裝修時砸掉的墻體
圖4-11 性能校核比率曲線
5小結
剪力墻抗震性能的模擬和評價是一個復雜的課題。ETABS提供了一系列工具來幫助工程師判斷剪力墻在地震作用下的塑性發展狀態。通過應變計、墻鉸等工具可以獲知墻肢轉角、纖維應變的信息，從而判斷墻體的受彎狀態。通過剪力校核工具可以判斷墻肢、連梁的受剪狀態。通過性能校核比率曲線可以綜合對比分析不同的地震波、不同性能水準、不同性能指標的結果。
abaqus中，加筋擋土墻實體結構怎么設置筋帶連接？接觸怎么選擇？是裝配？還是。。。？
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混凝土框架內的填充墻，往往為磚塊結合砂漿的形式，在墻體受荷變形的情況下，容易產生磚塊間的裂縫，磚塊的斷裂以及墻體的開裂。該例子主要展示該類型填充墻的開裂情況模擬，具體模擬效果參考下圖：
動態效果圖：
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1.
文/心塵軒
網站/STKO OpenSees Software (asdeasoft.net)
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