[發(fā)明專利]基于OpenSees的小跨高比連梁滯回特性預(yù)測方法及存儲(chǔ)介質(zhì)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310125301.6
• 申請(qǐng)日: 2023-02-16
• 公開（公告）號(hào): CN116204957A
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 虞終軍;王建峰;段煉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/13
• 分類號(hào): G06F30/13;G06F30/23;G06F113/26;G06F119/14
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 翁惠瑜

本發(fā)明涉及一種基于OpenSees的小跨高比連梁滯回特性預(yù)測方法及存儲(chǔ)介質(zhì)，基于非線性有限元計(jì)算軟件OpenSees平臺(tái)，構(gòu)建用于模擬實(shí)際小跨高比連梁的連梁模型，對(duì)所述連梁模型進(jìn)行低周反復(fù)加載，獲得滯回特性預(yù)測結(jié)果；所述連梁模型包括纖維梁單元和位于所述纖維梁單元兩端的零長度非線性剪切?滑移拉伸彈簧單元，以具有一非線性剪切?滑移拉伸彈簧剛度的ZeroLength?Element單元形成零長度非線性剪切?滑移拉伸彈簧單元，以具有一截面非線性剪切剛度的基于力插值的纖維單元形成纖維梁單元。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能有效考慮小跨高比連梁非線性剪切變形和梁端滑移拉伸變形，能準(zhǔn)確預(yù)測小跨高比連梁的滯回特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于OpenSees的小跨高比連梁滯回特性預(yù)測方法及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

鋼筋混凝土聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)由于其整體性能好，抗側(cè)剛度大，豎向承載力高，因此被廣泛應(yīng)用于高層建筑結(jié)構(gòu)中。實(shí)際的地震檢驗(yàn)和試驗(yàn)結(jié)果均表明連梁構(gòu)件本身的承載力、延性以及耗能能力對(duì)整個(gè)聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能有著很大的影響。因此在高層建筑結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)時(shí)，如何在有限元模型中準(zhǔn)確考慮連梁的非線性滯回特征尤為關(guān)鍵。

作為建筑門窗洞口位置處的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，混凝土連梁一般跨高比都較小(小于2.5)。國內(nèi)外大量鋼筋混凝土連梁抗震試驗(yàn)的結(jié)果表明，由于剪跨比較小，連梁的性能受到剪切作用的顯著影響，表現(xiàn)出明顯的強(qiáng)度與剛度退化和顯著的捏攏現(xiàn)象。這種復(fù)雜的特征使得對(duì)其滯回過程的數(shù)值模擬具有相當(dāng)?shù)碾y度。連梁抗震試驗(yàn)結(jié)果顯示，連梁在反復(fù)荷載作用下的變形主要由以下三部分組成：(1)彎曲變形；(2)剪切變形；(3)連梁與墻肢界面滑移變形。采用常規(guī)的纖維截面模擬忽略了非線性剪切變形和界面滑移變形，對(duì)跨高比大的框架梁是合適的，而對(duì)跨高比較小的連梁而言誤差較大。

國內(nèi)外不少學(xué)者對(duì)剪切非線性關(guān)系有過研究，按作用對(duì)象分類，鋼筋混凝土構(gòu)件考慮剪切非線性有3種途徑：(1)材料層次；(2)截面層次；(3)單元層次。理論上直接從材料層次考慮剪切非線性效應(yīng)是最本質(zhì)和精確的，但混凝土多維本構(gòu)關(guān)系正處于研究階段，能否可靠地模擬結(jié)構(gòu)的實(shí)際彈塑性反應(yīng)需要進(jìn)一步的論證。而當(dāng)采用混凝土單軸應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系建立精細(xì)化模型分析時(shí)模擬出的鋼筋混凝土梁單調(diào)加載效果較好，但模擬出的循環(huán)往復(fù)加載結(jié)果通常與試驗(yàn)相差較大。此外從材料層次考慮非線性還面臨計(jì)算時(shí)間長、計(jì)算不易收斂的問題。從單元層次考慮剪切非線性原理簡單、計(jì)算量小，但由于限定了剪切彈簧的位置，模擬不夠精確。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種準(zhǔn)確模擬小跨高比連梁滯回過程的基于OpenSees的小跨高比連梁滯回特性預(yù)測方法及存儲(chǔ)介質(zhì)。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種基于OpenSees的小跨高比連梁滯回特性預(yù)測方法，包括以下步驟：

基于OpenSees分析平臺(tái)構(gòu)建用于模擬實(shí)際小跨高比連梁的連梁模型，對(duì)所述連梁模型進(jìn)行低周反復(fù)加載，記錄一端的剪力和另一端的位移，得到連梁模型的荷載-位移滯回曲線，獲得滯回特性預(yù)測結(jié)果；

其中，所述連梁模型包括纖維梁單元和位于所述纖維梁單元兩端的零長度非線性剪切-滑移拉伸彈簧單元，以具有一非線性剪切-滑移彈簧剛度的由OpenSees分析平臺(tái)提供的ZeroLength?Element單元形成所述零長度非線性剪切-滑移拉伸彈簧單元，以具有一截面整體剛度矩陣的基于力插值的纖維單元形成所述纖維梁單元，所述截面整體剛度矩陣由截面層次的非線性剪切剛度與纖維截面的軸向、彎曲剛度組合而成。

進(jìn)一步地，所述基于力插值的纖維單元包括連梁纖維截面，該連梁纖維截面的截面非線性剪切本構(gòu)通過OpenSees分析平臺(tái)提供的Hysteretic?Material材料本構(gòu)定義。

進(jìn)一步地，所述連梁纖維截面中，連梁混凝土采用Concrete02本構(gòu)，連梁鋼筋采用Steel02本構(gòu)。