地震作用下高层钢筋混凝土结构倒塌数值模拟

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1、第45卷第23期建筑结构Vol．45No．232015年12月上BuildingStructureDec．2015地震作用下高层钢筋混凝土结构倒塌数值模拟閤东东，陈曦，苗启松(北京市建筑设计研究院有限公司，北京100045)［摘要］对地震作用下高层钢筋混凝土结构基于ABAQUS软件平台的倒塌数值模拟方法进行了介绍。采用有限单元法，通过材料层面的失效实现模拟构件损伤失效乃至整体结构的破坏倒塌。采用纤维梁单元模拟钢筋混凝土框架梁和柱，提出了一种新的纤维梁单元方向点计算方法，并给出了计算公式，基于VUMAT用户子程序实现梁单元材料积分点材料的失效用于模拟单元消失。采用壳单元模拟钢筋混凝土剪力墙和楼板

2、，提出了壳单元消失的精确模拟方法，编制了能够用于实现壳单元材料积分点材料失效的子程序。考虑了倒塌过程中构件之间的接触。以某钢筋混凝土框架和框架-剪力墙结构为例，分别对其在强震作用下的破坏模式和倒塌过程进行了数值模拟，结果表明提出的仿真方法是可行的，对其他类型的结构倒塌数值模拟也具有一定的借鉴意义。［关键词］数值模拟;倒塌;地震作用;高层钢筋混凝土结构中图分类号:TU375文献标识码:A文章编号:1002-848X(2015)23-0106-07Ｒesearchofnumericalsimulationofcollapseofhigh-risestructuresubjectedtoearthq

3、uakeGeDongdong，ChenXi，MiaoQisong(BeijingInstituteofArchitecturalDesign，Beijing100045，China)Abstract:Numericalsimulationmethodofcollapseofhigh-risereinforcedconcretestructuresubjectedtoearthquakebasedonABAQUSprogramwasintroduced．Usingthefiniteelementmethod，thefailureonthemateriallevelwasusedtosimulat

4、ethedamageandfailureofstructuralmembersaswellasevencollapsefailureoftheglobalstructure．Ｒeinforcedconcreteframebeamsandcolumnsweresimulatedbyfiberbeamelements．Anewmethodaboutdeterminationoforientationnodeoffiberbeamelementwasproposedandcalculationformulawasprovided．Elementdeathwasrealizedbythefailure

5、ofintegralpointmaterialsofbeamelementmaterialsbasedonsubroutineVUMAT．Ｒeinforcedconcreteshearwallsandslabsweresimulatedbyshellelements．Elementdeathoftheshellelementwasimplementedintermsofanewaccuratesimulationmethod，andthecorrespondingsubroutineusedtodeletethefailureofintegralpointmaterialsofshellele

6、mentwasdeveloped．Contactsofmembersincollapseprocesswerealsoconsidered．TakingaＲCframeandaframe-shearwallstructureasexample，failuremodeandcollapseprocessofthestructuressubjectedtorareearthquakesweresimulatedrespectively．Thesimulationresultsshowthattheproposedsimulatingmethodispracticable，andprovidesre

7、ferencefornumericalsimulationofstructurecollapseforotherstructures．Keywords:numericalsimulation;collapse;seismiceffect;high-risereinforcedconcretestructure0引言用有限质点法实现了空间钢结构连续倒塌的全过程研究结构抗倒塌性能的数值模拟方法主要包含