混凝土砌块抗震墙非线性动力分析有限元模型.该模型采用平面应力8结点等参元和Drucker—Prager模式的屈服准则,采用增量式弹塑性本构关系及相关流动法则,并采用Newmark和Newton-Raphson相结合的动力分析方法,利用编制的程序对配筋砌块抗震墙的非线性地震响应进行了时程分析.分析中考虑了高宽比、地震波输入方向、竖向荷载和填芯率等因素的影响.分析表明,竖向应力、高宽比及填芯率对地震应力反应影响较大.限制高宽比和增加填芯率有益于墙体抗震.

混凝土空心砌体的非线性三维壳元模型,同时考虑几何与材料的非线性[1];Page[2]等提出了两相非均质有限元分析模型,认为砖砌体是由块体和砂浆两相材料组成:弹性的砖块嵌入非弹性的灰浆缝中,采用了平面应力单元分别模拟块体和砂浆,但若用于动力分析则过于复杂;还有一些学者(Dhanaseker)提出了单相均质材料分析模型,使问题简化等.对砌块砌体在动荷载下的有限元模型,一些学者(如Jankulovski[3]等)采用了单自由度模型,用来研究结构的整体特性,但墙体的局部效应,如开裂、压碎等都体现不出来;YanZhuge等人提出了无筋砌体非线性动力分析有限元模型,把无筋砌体看成是正交异性材料,可用于静力和动力时程分析[4].我国20世纪70年代后期开始对混凝土砌块结构性能进行研究.北京市建研院2000年完成了一幢1/4比例的二开间6层房屋模型和一幢与前者同比例同开间的9层房屋模型的抗震性能(8度区)的试验研究.该约束砌体结构,为配置构造柱芯柱相组合的约束结构体系[5,6].这些研究对象大都材料强度较低.高层配筋砌块抗震墙结构所用材料性能与中低层建筑有较大差异,通常采用较高强度的砌块、砂浆及填芯混凝土等,其砌体力学指标的确定方法也将不同.必须对高强砌块砌体的力学性能进行试验研究,以得出可靠的计算方法,确定可靠的计算参数.为此笔者根据高强混凝土小型空心砌块砌体基本力学性能的试验研究,得出了确定其力学性能指标的新方法,为动力分析提供了计算参数[7].1构建有限元模型配筋砌块抗震墙是由混凝土砌块、砂浆、填芯混凝土及钢筋组成,是各向异性材料体.试验研究表明[9],抗震墙的组成材料能够很好地共同工作,笔者采用文献[7]中的整体式弹塑性本构模型,抗震墙的厚度(190mm)比其它两个方向的尺寸小得多,其受力主要在其自身平面内,所以,可将实际的三维问题简化成二维平面问题,这里选用精度较高的平面应力8结点等参单元.1.1配筋砌块抗震墙材料的破坏准则研究表明,在计算结构的地震反应时,由于地震作用属于低周反复荷载,地震时结构的应变速率对混凝土材料的性能参数影响很小,因此,可以采用静力试验得到的力学性能指标,材料的本构关系可以采用静力分析中的本构关系[8].从配筋砌块抗震墙的组成材料看,主要是混凝土和钢筋.试验研究表明,配筋砌块抗震墙与钢筋混凝土剪力墙具有相似的抗震性能[9].因此,在抗震墙的非线性有限元动力分析中需要建立的破坏准则,可以采用混凝土的破坏准则.计算结果表明,DruckerPrager模式的屈服准则与试验结果符合较好