[发明专利]钢板-混凝土组合剪力墙联肢体系有限元简化模拟方法

说明书

钢板‑混凝土组合剪力墙联肢体系有限元简化模拟方法，包括以下主要步骤：第一步，选取钢板‑混凝土组合剪力墙联肢体系结构构件简化模型；第二步，建立简化模型构件单元；第三步，对构件简化模型赋予材料本构属性；第四步，设置构件简化模型的连接方式，组装钢板‑混凝土组合剪力墙联肢体系有限元简化模型；第五步，设置边界条件及荷载，完成计算分析。本发明简化了钢板‑混凝土组合剪力墙联肢体系有限元模型，有效减少单元数量，显著提高计算效率；建立了能够准确反映钢板‑混凝土组合剪力墙联肢体系受力状态的有限元简化模型，解决了现有方法建立的有限元模型与实际结构体系受力性能吻合度差、难以收敛、分析效率低的问题。

技术领域

本发明涉及组合剪力墙模拟技术领域，尤其涉及一种钢板-混凝土组合剪力墙联肢体系有限元简化模拟方法。

背景技术

钢板-混凝土组合剪力墙是一种高效的承重及抗侧力结构，其钢结构部分可在工厂预制完成，并在施工现场进行安装及混凝土浇筑，符合装配式建筑及建筑工业化发展理念。该结构具有承载力高、抗震性能优越、施工周期短、施工质量高等优点，已越来越多地应用于高层及超高层建筑中。但由于钢板-混凝土组合剪力墙结构形式较为新颖且多样，其抗震性能尚不完全明确，因此有必要对此做进一步研究。

结构试验能够准确反映结构在特定工况下的抗震性能，但因其在材料、人工、设备、时间等方面的成本较高，结构试验在学术研究中的应用有限。有限元分析作为一种常用的结构抗震性能模拟分析方法，在学术研究中受到广泛应用。考虑结构在受力过程中出现的几何及材料非线性特征，可对结构抗震性能进行准确地模拟，从而在经济、高效的情况下，实现对结构抗震性能的参数化分析、全面探究结构抗震性能。

目前，对钢筋混凝土剪力墙联肢体系、钢板剪力墙联肢体系进行非线性有限元分析的研究较多，但鲜有研究对钢板-混凝土组合剪力墙联肢体系进行非线性有限元分析，其原因是该类结构体系受力机理复杂，钢板、钢管与混凝土间相互作用及接触机制复杂，由此导致有限元模型与实际结构体系受力性能吻合度差、难以收敛、分析效率低。因此，提出钢板-混凝土组合剪力墙联肢体系有限元简化模拟方法具有重要意义。

发明内容

本发明为解决上述问题提供了一种钢板-混凝土组合剪力墙联肢体系有限元简化模拟方法，可建立一个钢板-混凝土组合剪力墙联肢体系有限元简化模型，实现对钢板-混凝土组合剪力墙联肢体系高效率、高精度的有限元分析。

本发明所采取的技术方案：

钢板-混凝土组合剪力墙联肢体系有限元简化模拟方法，包括以下步骤：

第一步，选取钢板-混凝土组合剪力墙联肢体系结构构件简化模型；

第二步，建立钢板-混凝土组合剪力墙联肢体系简化模型构件单元；

第三步，对构件简化模型赋予材料本构属性；

第四步，设置构件简化模型的连接方式，组装钢板-混凝土组合剪力墙联肢体系有限元简化模型；

第五步，设置边界条件及荷载，完成网格划分，提交任务，完成计算分析。

所述的第一步中将钢板-混凝土组合剪力墙联肢体系分为钢管混凝土组合柱构件、钢板-混凝土组合墙板构件和型钢连梁构件三部分，钢管混凝土组合柱包括钢管混凝土组合柱钢管和钢管混凝土组合柱混凝土；钢板-混凝土组合墙板包括钢板-混凝土组合墙板钢板和钢板-混凝土组合墙板混凝土；型钢连梁包括钢板-混凝土组合墙板对拉螺栓、型钢连梁翼缘和型钢连梁腹板。

所述的第二步中采用B31梁单元建立钢管混凝土组合柱构件的有限元简化模型，通过Keyword功能插入*Rebar关键字，将B31梁单元截面钢管位置离散为一系列纤维节点，实现在同一B31梁单元中同时模拟钢管及混凝土。