剪力
關注創建者：王健 創建時間：2018-05-23
剪力的視頻教程
ABAQUS剪力墻滯回捏縮論文復現——考慮粘結滑移行為的裝配式RC剪力墻滯回模擬
破壞形態對比 有限元模擬破壞形態符合試驗結果，均在剪力墻底部出現受拉裂縫，同時齒狀接縫附近發生開裂，剪力墻中部由于存在開孔后澆筑區域導致開裂也與試驗結果吻合。 結語 裝配式剪力墻，尤其是含暗柱的剪力墻滯回復現通常是有限元模擬中的難點，涉及不同類型鋼筋的粘結滑移行為，復雜的連接構造，預制、現澆的材料性能等。
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ABAQUS裝配式剪力墻建模與抗震分析
ABAQUS裝配式剪力墻建模與抗震分析 課程簡介 課程以裝配式剪力墻為例，詳細介紹了灌漿套筒連接的裝配式剪力墻建模與滯回分析過程，主要內容包括： （1）混凝土、鋼筋、灌漿套筒模型建立與裝配； （2）鋼筋彈塑性本構、混凝土CDP本構關系計算與輸入方法； （3）單調推覆分析與低周往復加載設置方法； （4）滯回曲線、骨架曲線、結果云圖提取方法； （5）滯回曲線捏所、下降調整方法與思路；
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ABAQUS東南大學碩士學位論文復現—考慮粘結滑移特性的泡沫混凝土剪力墻滯回性能分析
此構造剪力墻暗柱與墻體采用泡沫混凝土，通過金屬連接件將鎂秸生態板、聚氨酯保溫層、發泡混凝土等連接在一起，并在頂部后澆混凝土圈梁。 低周往復荷載試驗結果表明： 1、發泡混凝土剪力墻的滯回曲線呈“反S型”的捏縮特性 2、破壞時，兩側的泡沫混凝土暗柱發生壓潰。 剪力墻捏縮的滯回曲線一直是有限元分析中的難點，本教程采用粘結滑移插件，充分考慮泡沫混凝土與鋼筋的粘結滑移特性。
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剪力的實例教程
一、剪力墻中鋼筋的作用
在剪力墻結構中所配置的鋼筋種類要比現澆鋼筋混凝土框架結構的要多，不同的鋼筋種類在剪力墻結構中所起的作用是完全不同的。因此要進行剪力墻結構鋼筋的施工，就必須對剪力墻結構中不同鋼筋的種類要充分了解，這樣才有助于施工人員充分了解不同鋼筋種類的受力變形以合理地布置各種鋼筋。
1、水平分布鋼筋
在剪力墻結構中，剪力墻所承受的剪力主要是由剪力墻中的水平分布鋼筋來承受，其可以有效阻止剪力墻結構斜裂縫的產生； 另外水平分布鋼筋只要計算合理而且布置合理，還可以有效避免剪力墻結構的脆性破壞。因此，水平鋼筋的合理布置對于剪力墻抗剪起著關鍵作用。
2、 豎向分布鋼筋
在剪力墻結構中，剪力墻所承受的彎矩主要是由剪力墻中的豎向分布鋼筋來承擔，同時豎向鋼筋還可以有效地阻止剪力墻中水平裂縫的產生。因此，準確地布置豎向鋼筋的直徑和間距，對于剪力墻的抗彎以及阻止斜裂縫出現起著主要作用。
3、 暗柱鋼筋
剪力墻結構中必定會存在暗柱結構，暗柱在剪力墻結構中起著重要作用。剪力墻的大部分抗彎鋼筋都布置在剪力墻的端部，也就是暗柱的鋼筋。暗柱的鋼筋除了起著抗彎承載力之外，還能約束剪力墻的混凝土，同時還能確保剪力墻的穩定，使剪力墻的延性也能得到提高。對于暗柱鋼筋，除了豎向方向，還得設有箍筋。
二、剪力墻中鋼筋的布置
從上述的分析可發現，鋼筋放在剪力墻結構中不同位置所起的作用不同，如豎向水平鋼筋和水平分布鋼筋所布置的方向是完全不同，同時兩種鋼筋的相互位置哪個在外，哪個在內所得到的效果又是完全不同的。如何根據施工圖來進行判斷鋼筋種類以及合理地布置鋼筋對于剪力墻結構鋼筋的施工是關鍵。
（1） 水平分布鋼筋布置。水平分布鋼筋在剪力墻結構中通常都是布置雙排，而且是水平方向布置。
展開 目前工程中常用的裝配式混凝土剪力墻結構有三種：全部或部分預制剪力墻結構、裝配整體式雙面疊合混凝土剪力墻結構、內澆外掛剪力墻結構。
裝配式剪力墻結構種類
（1）全部或部分預制剪力墻結構
全部或部分預制剪力墻結構通過豎縫節點區后澆混凝土和水平縫節點區后澆混凝土帶或圈梁實現結構的整體連接（圖2-30）。這種剪力墻結構工業化程度高，預制內外墻均參與抗震計算，但對外墻板的防水、防火、保溫的構造要求較高，是《裝配式混凝土結構技術規程》（JGJ 1-2014）中推薦的主要做法。
圖2-30 預制剪力墻
（2）裝配整體式雙面疊合混凝土剪力墻結構
裝配整體式雙面疊合混凝土剪力墻結構將剪力墻從厚度方向劃分為三層，內外兩側預制，通過桁架鋼筋連接，中間現澆混凝土，墻板豎向分布鋼筋和水平部分鋼筋通過附加鋼筋實現間接連接（圖2-31）。
裝配整體式雙面疊合混凝土剪力墻結構的豎向受力鋼筋布置于預制雙面疊合墻內，在樓層接縫處布置上下搭接受力鋼筋，并在預制雙面間隙內澆筑混凝土形成雙面疊合剪力墻。國家標準《裝配式混凝土建筑技術標準》（GB/T51231-2016）中明確該結構適用于抗震設防烈度8度及以下地區、建筑高度不超過90m的裝配式房屋。
展開 一、什么是剪力墻
剪力墻(shear wall)又稱抗風墻或抗震墻、結構墻。房屋或構筑物中主要承受風荷載或地震作用引起的水平荷載的墻體。防止結構剪切破壞，一般為鋼筋混凝土造。剪力墻分為分平面剪力墻和筒體剪力墻。平面剪力墻用于鋼筋混凝土框架結構、升板結構、無梁樓蓋體系中。為增加結構的剛度、強度及抗倒塌能力，在某些部位可現澆或預制裝配鋼筋混凝土剪力墻。現澆剪力墻與周邊梁、柱同時澆筑，整體性好。筒體剪力墻用于高層建筑、高聳結構和懸吊結構中 ，由電梯間、樓梯間、設備及輔助用房的間隔墻圍成，筒壁均為現澆鋼筋混凝土墻體，其剛度和強度較平面剪力墻高可承受較大的水平荷載。剪力墻按結構材料可以分為鋼筋混凝土剪力墻、鋼板剪力墻、型鋼混凝土剪力墻和配筋砌塊剪力墻。
二、結構功能特效
概念和結構效能
1．建筑物中的豎向承重構件主要由墻體承擔時，這種墻體既承擔水平構件傳來的豎向荷載，同時承擔風力或地震作用傳來的水平地震作用。剪力墻即由此而得名(抗震規范定名為抗震墻)。
2．剪力墻是建筑物的分隔墻和圍護墻，因此墻體的布置必須同時滿足建筑平面布置和結構布置的要求。
3，剪力墻結構體系，有很好的承載能力，而且有很好的整體性和空間作用，比框架結構有更好的抗側力能力，因此，可建造較高的建筑物。
4．剪力墻結構的優點是側向剛度大，在水平荷載作用下側移小，其缺點是 剪力墻的間距有一定限制，建筑平面布置不靈活，不適合要求大空間的公共建筑，另外結構自重也較大，靈活性就差。一般適用住宅、公寓和旅館。
5．剪力墻結構的樓蓋結構一般采用平板，可以不設梁，所以空間利用比較好，可節約層高。
三、剪力墻施工方案
1、鋼筋綁扎：
1)將預留鋼筋調直理順，并將表面砂漿等雜物清理干凈。
展開 如果是線性問題，那么Nastran和Abaqus的精度誤差主要體現在單元算法、邊界處理、MPC約束關系等，在2017年第二篇：S4殼單元質量矩陣研究文章中我們就曾經分析過Abaqus的S4殼單元和Nastran的Quad4殼單元質量矩陣的內部實現方式和差異，在這里主要研究Abaqus、iSolver與Nastran梁單元差異，由于這三款軟件的梁單元的差異較多，我們分幾篇文章來說明，本篇是Abaqus、iSolver和Nastran梁差異（3）-剪力和彎矩。
1.1 剪力和彎矩
只有理解了Abaqus、iSolver和Nastran的梁單元的截面方向后，才能更好的理解和截面方向相關的物理量，剪力和彎矩的計算就是其中一個重要的應用。
梁的剪力和彎矩都是針對梁內部而言的，對有限元來說具體點就是積分點上的值。如果是一根梁的簡單加載問題，剪力必然與外力相等，而彎矩由力矩平衡就可得到，也就是說剪力和彎矩的大小很容易求出來，難的是剪力和彎矩的方向的確定。
1.2 材料力學中規定的方向
剪力和彎矩正方向怎么規定的，剪力和彎矩表示的是梁的特定一點的值，這個點的取法有兩種，譬如下面例子（圖a），可以取梁的左端（圖b），也可以取右端（圖c），那么另外一半對該點的剪力和彎矩的符號恰好相反：
所以在材料力學的理論中，剪力和彎矩的定義是取梁的這個點附近的一小段，如下：
取梁的一段，剪力如果導致梁順時針旋轉，那么為正，彎矩如果導致梁上部受壓，那么為正。
展開 當墻肢處于某種軸力狀態時，其剪力限值等于已定義的可接受準則乘以剪力系數。圖2-4展示了剪力系數的變化規律，當軸力為零時，剪力系數等于1；當軸力為壓力時，受剪承載力隨壓力增加而線性增加，達到給定壓力時，剪力系數為大于1的定值；當軸力為拉力時，受剪承載力隨拉力增加而線性減小，達到給定拉力時，剪力系數為小于1的定值。程序根據圖2-3中的定義，將實際的構件剪力與可接受準則進行對比，從而判定墻肢受剪狀態。
連梁的剪力校核定義命令為【指定】>【指定連梁力可接受準則】，定義方法與墻肢類似，只是不需要與軸力相關。這里不贅述。
圖2-3 定義墻肢剪力可接受準則
圖2-4 剪力系數體現軸力對剪力的影響
3 評價工具
建筑結構的抗震性能評估是一個對海量數據的篩分、提煉、綜合對比分析的過程。不僅要考慮多個地震波的時程分析工況，還要考查不同部位、不同類型的構件是否符合期望的性能水準要求。此時，借助ETABS提供的性能校核工具，將大量的分析結果精煉為若干需求-能力（D/C）比率，直觀地呈現在結構模型上，或者通過圖表橫向對比不同地震波、不同構件、不同性能水準的檢查結果。
如何使用ETABS性能校核工具？首先，通過命令【定義】>【定義性能校核】來確定性能檢查的內容，包含哪些工況、輸出哪些性能指標的D/C（即Demand/Capacity，“需求”與“能力”的比值，“需求”來自計算分析結果，“能力”來自可接受準則，D/C小于1代表滿足相應的性能要求）。
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第三十七篇：梁單元差異（1）-理論基礎
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第三十八篇：梁單元差異（2）-梁截面方向
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第三十九篇：梁單元差異（3）-剪力和彎矩
在此情況下，螺栓將承受剪力。
目標
演示如何為兩塊板之間設置螺栓連接，包括螺栓預緊力和施加剪力。
建模步驟
對施加剪力的簡單螺栓連接進行靜態結構分析。
1.打開 Ansys Workbench 并插入一個“靜態結構（Static Structural）”系統。
2.在“工程數據（Engineering Data）”下定義材料屬性。
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。
表2 螺栓受力結果統計
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總結及體會
總結：本文通過典型的鋼牛腿螺接節點分析，展現了 SimSolid 在螺栓設計中的強大功能和工程價值，建模用時5分鐘，求解用時10分鐘，螺栓內力列表結果顯示最大受拉螺栓的軸力是31.4 N，最大受剪螺栓的剪力是34.3N，根據鋼結構設計原理，螺栓的設計安全。
表2 螺栓受力結果統計
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總結及體會
總結：本文通過典型的鋼牛腿螺接節點分析，展現了 SimSolid 在螺栓設計中的強大功能和工程價值，建模用時5分鐘，求解用時10分鐘，螺栓內力列表結果顯示最大受拉螺栓的軸力是31.4 N，最大受剪螺栓的剪力是34.3N，根據鋼結構設計原理，螺栓的設計安全。
它們對剪力自鎖和薄膜鎖死不敏感，適用于各種載荷條件下的薄殼結構響應分析。
優缺點分析：
優點：能夠更精確地模擬復雜變形和應力分布；對剪力自鎖和薄膜鎖死不敏感；在小變形情況下提供極高的精度；適用于各種薄殼結構。
缺點：計算成本高于線性殼單元；在大變形或接觸問題中可能需要更精細的網格；對于某些復雜非線性問題，收斂性可能不如線性單元。
2026.3.29更新
以下材料本構，均為自己平時查看相關文獻以及幫助碩博研究生多輪測試模型總結出的材料本構參數，可以很好的適用于框架結構、框剪結構，剪力墻結構、冷卻塔、煙囪、水塔、橋梁等。鋼筋混凝土/巖石材料參數包含以下6中常用本構：（
1.*MAT_PLASTIC_KINEMATIC（MAT_003混凝土/鋼筋）自帶失效；2.
該結構通過拉結筋和栓釘實現鋼板與混凝土的連接，在剪力作用下易產生界面滑移，導致試件剛度與承載力下降。本案例聚焦于論文第 4 章雙鋼板 - 混凝土組合梁的建模復現，旨在通過 ABAQUS 有限元分析軟件，對組合梁抗剪性能進行數值模擬。需特別說明的是，本次復現僅涵蓋建模過程教學，不涉及曲線擬合內容。
結構主要特征如下：
（1）結構形式：三維矩形平面框架，由梁柱構件組成，不含剪力墻和樓板，以簡化分析。
（2）建模方法：使用ANSYS中的BEAM188單元模擬梁柱，具備考慮剪切變形與彎曲的能力，適合模擬細長框架構件。
（3）空間布局：每層設4個節點（對應柱腳和梁端），形成一個6m×6m的標準柱網，層高為3m，總高度為60m。
采用CFDPro進行計算，仿真結果如圖10：
圖10 兩相冷凝相變水錘CFDPro模擬結果
由圖10可以看到，蒸汽以一定速度從左側豎直管經過彎管流入充滿一定液體的水平管中，液面在剪力與表面張力作用下慢慢從波浪狀成長為充滿整個管徑的段塞狀。在段塞流不斷接近管道盡頭的過程中，冷凝現象也在時刻發生著，最終在盡頭全部冷凝結束，段塞流在管道盡頭驟停，產生壓力沖擊波，也就是水錘現象。
