整体钢筋混凝土框架拟静力倒塌试验分析竞赛结果

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整体框架拟静力倒塌试验分析竞赛结果

情况简介

于2011年7月19日公布了清华大学完成的整体框架拟静力倒塌试验竖向轴力和水平位移数据，邀请各位研究者参与预测框架基底剪力－顶点位移滞回关系。

到2011年11月1日止，共收到预测结果30个。部分统计数据如下：

表1 按模型分类

序号	模型名称	个数
1	纤维模型：	28
2	集中塑性铰模型：	1
3	实体模型：	1

表2 按程序分类

序号	程序名称	个数
1	OpenSees	18
2	SeismoStruct	3
3	MARC+THUFIBER	2
4	ABAQUS+PQFIBER	1
5	ABAQUS+实体单元	1
6	ABAQUS+显式纤维单元	1
7	IDARC	1
8	未知	3

比赛评奖正在进行中。

详细数据下载参见以下网址：

http://www.collapse-prevention.net/download/Competition/RC_Frame/RC_Frame_Competition.htm

比赛结果数据： http://www.collapse-prevention.net/download/Frame_Result.rar

试验数据和破坏模式： http://www.collapse-prevention.net/download/Frame_Reaction_Force.rar

请大家继续关注钢筋混凝土框架节点拟静力试验分析竞赛（截止时间12月15日），试验数据和介绍参见：

http://www.collapse-prevention.net/download/NewsLetter05_2011-10-22.rar

参赛结果－01分析模型简介：

采用是SeismoStruct程序，采用传统的基于位移的（刚度法)纤维梁柱单元，每个梁柱构件分成4个单元，混凝纤维采用Mander模型，钢筋采用MP模型。 根据变形对破坏模式预测如下：底层梁柱破坏最严重，第二层次之，顶层破坏最小，整体框架延性很好。

计算结果

参赛结果－02分析模型简介：

采用OpenSees纤维模型进行模拟：

单元采用基于力插值函数的非线性梁柱单元nonlinearBeamColumn element

混凝土本构采用考虑线性受拉软化的本构模型Concrete02，核心区混凝土按Kent-Park混凝土模型定参方法进行加强。

钢筋本构采用考虑等向应变硬化影响的本构模型Steel02，考虑P-Δ效应。

预测框架接近倒塌。

计算结果

参赛结果－03分析模型简介：

模型详细信息未知。

计算结果

参赛结果－04分析模型简介：

模型详细信息未知。

计算结果

参赛结果－05分析模型简介：

OpenSees分析时选用的材料、单元及分析设置如下：

材料：混凝土Concrete02，箍筋约束核心区混凝土根据Mander约束模型计算其本构参数；钢筋Steel02。

单元：选用基于力法的forceBeamColumn单元，截面为纤维截面，梁分为3个单元，柱1个单元，每个单元积分点为3。

分析设置：将位移视为广义荷载，用sp命令同时对3个加载点施加位移，积分器类型选为LoadControl，根据收敛性调整加载步长及收敛容差。

计算结果

参赛结果－06分析模型简介：

(1)计算程序：OpenSees;

(2)梁柱采用具有塑性铰的弹性梁柱单元(elasticBeamColumn)模拟；

(3)拉梁层柱采用非线性梁柱单元(nonlinearBeamColumn)模拟，混凝土选用的是Kent-Scoot-Park本构模型，钢材采用的是Giuffré-Menegotto-Pinto本构模型；

(4)梁柱节点核心区剪切变形采用位于核心区中心的转动弹簧模拟；

(5)分析考虑P-delta效应。

结构破坏模式 ：一层柱端塑性铰变形过大造成结构失去承载能力。

计算结果

参赛结果－07分析模型简介：

1.         模拟软件：OpenSees；

2.         材料本构：钢筋：Steel 02；混凝土：Concrete 01；

3.         截面类型：纤维模型；

4.         单元类型：Beam with Hinges单元，其中塑性铰长度取值为1.0h (其中h为截面高度)；建模时考虑楼板作用 (包括板筋)。

计算结果

参赛结果－08分析模型简介：

采用OpenSees有限元软件

1）单元类型：Nonlinear Beam Column单元，建模时考虑楼板作用；

2）材料本构：钢筋：Steel 02；混凝土：Concrete 01；

3）截面类型：fiber模型。

计算结果

参赛结果－09分析模型简介：

所用程序：Marc2005+清华大学开发的Thufiber 027

1）框架柱与框架梁：采用Thufiber 027的纤维梁单元，其中约束混凝土的取值方法与框架柱竞赛中采用的取值原则完全相同，参照清华大学过镇海矩形箍筋约束混凝土全曲线方程。

2）楼板：采用分层壳单元，壳体共分10层，其中第2,9层为钢筋层。壳单元与梁的节点耦合，并在几何的设置时设置偏移（壳向上偏移95mm)

3）加载：竖向轴力设置为恒定值，边柱：中柱=1:2，侧向位移采用试验值（峰值位移与试验一致，中间值插值）。壳单元的楼板宽度取实际楼板宽度减去梁的宽度。

4）节点：未考虑节点的可能破坏以及节点区域刚域的问题。

计算结果

参赛结果－10分析模型简介：

采用Opensees分析软件。混凝土采用基于Kent-Scott-Park模型的材料模型(Concrete01)，该模型不考虑混凝土的受拉强度。其中混凝土参数的确定采用考虑箍筋加强的Scott-Park定参方法[1]，分别考虑箍筋加密区和箍筋非加密区，核心区和保护层的混凝土不同参数。钢筋采用基于Giuffre-Menegotto-Pinto模型的材料模型(Steel02)，其中，反映包辛格效应的参数R0取为12，由于纵筋的粘结滑移，不考虑钢筋的强化，取b=0。截面采用纤维模型，单元采用基于柔度法的非线性梁柱单元(Displacement-Based BeamColumn Element)，一、二、三层每根柱划分5个单元，梁每根划分4个单元，每个单元取6个积分点。迭代收敛准则采用能量法控制，同时考虑竖向轴力的二阶P-Δ效应。

对实际模型进行适当简化，仍保留了连梁，以考察连梁对结构受力的影响。标高625mm处的短梁简化为一刚性水平支撑考虑。柱底固接在地梁上。

计算结果

参赛结果－11分析模型简介：

1、采用程序ABAQUS,模型混凝土采用实体单元，钢筋采用桁架单元与混凝土embedded。混凝土本构采用塑性损伤本构，钢筋采用三折线模型        

2、预测破坏模式：第一二层梁柱节点首先出现破坏，最后因梁柱节点的破坏框架破坏。

计算结果

参赛结果－12分析模型简介：

本次模拟所采用的软件为OpenSees研究软件。在本模拟中，梁柱的截面采用纤维截面来进行模拟，对于纤维截面，受约束混凝土的抗压强度为非约束混凝土强度的1.2倍；对于材料的本构模型，钢筋采用Steel02模型，混凝土采用Concrete01模型。

计算结果

参赛结果－13分析模型简介：

该数值模型是基于OpenSEES 2.2.2.b版本计算平台，采用纤维单元有限元模型。并根据试验模型对数值分析模型略作简化：将地梁和拉梁层视为基础，并将底层柱视为嵌固端。

梁柱单元均采用基于纤维单元的element dispBeamColumn单元，考虑 效应及梁翼缘的作用。

材料本构关系定义：

1、  混凝土本构：采用uniaxialMaterial Concrete02，并考虑核心区混凝土的约束效应。分别对核心区混凝土和保护层混凝土的本构关系进行定义。

2、  钢筋本构：采用uniaxialMaterial ReinforcingSteel，能模拟钢筋曲屈和强度退化。

计算结果

参赛结果－14分析模型简介：

分析程序：OpenSees

模型简介：采用基于柔度法的有限元模型，楼板参与宽度取为梁高，考虑了P-Delta效应。

计算结果

参赛结果－15分析模型简介：

计算软件为OpenSees：

计算模型

材料本构：钢筋为uniaxialMaterial Steel02，混凝土为uniaxialMaterial Concrete01，其中钢筋包括圆8和圆10两种。

单元：梁柱单元均采用element dispBeamColumn单元；梁单元个数为10个，柱单元为16个，积分点均为5个，截面为纤维截面。

计算结果

参赛结果－16分析模型简介：

分析所采用的程序：OpenSEES

模型简介：

材料本构：

钢筋为Steel02：Giuffré-Menegotto-Pinto；

混凝土为Concrete02：Kent-Scott-Pa rk；

单元：dispBeamColumn单元，积分点为5个，截面为纤维截面。

计算结果

参赛结果－17分析模型简介：

软件是OpenSees，采用的非线性梁柱单元，纤维截面，混凝土采用Kent-Park模型（Concrete01），钢筋采用Hysteretic模型。

计算结果

参赛结果－18分析模型简介：

该框架结构是基于纤维单元，在SeismoStruct平台上进行模拟。

约束混凝土采用Mander模型；钢筋采用Steel02单元，考虑包辛格效应，强化段刚度比取0.01。

采用基于位移法的梁柱单元进行计算。由于本框架节点较强（有楼板参与受力），所以在最终的计算中没有考虑节点核心区剪切变形的影响。

计算结果

参赛结果－19分析模型简介：

分析采用Abaqus 的显式算法， 采用基于纤维模型的子程序，本构关系为《混凝土结构设计规范》2010版。全部模型采用梁单元。

计算结果

参赛结果－20分析模型简介：

该框架结构是基于纤维单元，在SeismoStruct平台上进行模拟。

约束混凝土采用Mander模型；钢筋采用Steel02单元，考虑包辛格效应，强化段刚度比取0.01

1）  采用基于力法的梁柱单元（即nonlinearBeamColumn单元）

说明：基于力法的模拟中，各加载点的位移数据是根据文档提供的峰值数据重新生成的（见数据文件）。梁积分点取4个，柱积分点取4个，截面取200个fibers，

计算结果

参赛结果－21分析模型简介：

利用OpenSees软件，采用的非线性梁柱单元，纤维截面，混凝土采用Concrete01本构，钢筋采用Steel02本构。

计算结果

参赛结果－22分析模型简介：

计算软件OpenSEES, 模型的节点编号如上图所示，11、12、13、14四点为固定约束，混凝土采用Concrete02，基于Kent-Park模型，钢筋采用Steel02，基于Giuffre-Menegotto-Pinto的钢筋本构模型，模型采用纤维单元，框架柱采用DispBeamColumn单元并考虑p-Δ效应，框架梁采用nonlinearBeamColumn单元，水平力加载假定按各点力成比例的模式加载，通过控制顶点位移实现多点加载的控制。

为了简化模型，混凝土立方体抗压强度采用三层混凝土立方体抗压强度的平均值。混凝土本构模型采用Kent-Park模型。

核心混凝土定义：

uniaxialMaterial Concrete02 1 -45.24 -0.00340 -9.048 -0.079 0.1 6.33 2436.0

保护层混凝土定义：

uniaxialMaterial Concrete02 2 -34.8 -0.003 -6.96 -0.01 0.1 4.872 2436.0

钢筋采用Steel02，基于Giuffre-Menegotto-Pinto的钢筋本构，采用双折线模型。

钢筋的定义：

圆8钢筋：uniaxialMaterial Steel02 3 582 289850 0.01 18.5 0.925 0.15

圆10钢筋：uniaxialMaterial Steel02 4 481 265433 0.01 18.5 0.925 0.15。

计算结果

参赛结果－23分析模型简介：

计算程序：OpenSEES；单元模型：采用纤维模型，梁柱单元采用dispBeamColumn单元；材料本构：混凝土：Concrete02，基于修正的Kent-Park模型。钢筋：Steel02，基于Giuffre-Menegotto-Pinto的钢筋本构模型，其骨架曲线为双折线并可反映钢筋的Bauschinger效应。加载模式：三点控制，按实际的三层位移施加。

计算结果

参赛结果－24分析模型简介：

计算程序：OpenSEES；单元模型：dispBeamColumn单元；材料本构：混凝土：Concrete02，基于Kent-Park模型。钢筋：Steel02，基于Giuffre-Menegotto-Pinto的钢筋本构模型，其骨架曲线为双折线并可反映钢筋的Bauschinger效应;模型考虑P-delta效应。

计算结果

参赛结果－25分析模型简介：

本小组采用有限元分析软件Abaqus6.9对该实验中的框架柱进行模拟分析。其中，有限单元为Abaqus自带的B31单元，钢筋与混凝土本构模型采用清华大学潘鹏副教授与曲哲博士共同开发的PQ-Fiber本构。PQ-Fiber是基于Abaqus开发的一组材料单轴滞回本构模型，主要用于在钢筋混凝土结构、钢结构等的弹塑性时程分析中定义杆系结构的材料本构，同时可用于任何只需要定义材料单轴滞回本构模型的情况，正适合本次分析中使用。具体使用的钢筋本构模型为USteel02，是一种再加载刚度按Clough本构退化的随动硬化单轴本构模型，混凝土本构模型为UConcrete01，是一种不考虑抗拉强度的混凝土模型，其中混凝土参数由Saaticioglu模型给出，该模型是考虑箍筋加强作用的本构模型，示意图如下：。

计算结果

参赛结果－26分析模型简介：

未知。

计算结果

参赛结果－27分析模型简介：

本次分析采用OpenSees2.3.1程序。

本次分析梁、柱均采用dispBeamColumn单元。

单元简介：位移型梁柱单元(Displacement-Based Beam-Column)，该单元允许刚度沿构件长度变化，是一种分布塑性模型。首先通过结点位移得到相应的单元杆端位移，然后根据位移插值函数求得截面的变形，再根据截面的本构关系确定截面抗力与截面切线刚度矩阵，最后按照Gauss-Legendre积分沿杆长积分计算出整个单元的抗力与切线刚度矩阵。本次分析采用位移型梁柱单元结合纤维截面模型进行计算。

材料本构

混凝土：Concrete02，基于Kent-Park模型。

钢筋：Steel02，基于Giuffre-Menegotto-Pinto的钢筋本构模型，其骨架曲线为双折线并可反映钢筋的Bauschinger效应。

计算结果

参赛结果－28分析模型简介：

OpenSEES, 纤维模型，单元DispBeamColumn。

计算结果

参赛结果－29分析模型简介：

MARC+THUFIBER，纤维模型。

计算结果

参赛结果－30分析模型简介：

采用有限元分析程序IDARC7.0版本。程序的结构模型是由一系列平行的平面框架结构和横向连梁构成的杆件模型。杆件包括梁单元、柱单元、填充墙单元、剪力墙单元、边柱单元、横向连梁单元、约束弹簧单元及支撑型滞回阻尼器等。由于采用刚性楼板假定，同一楼层处各节点具有同一水平侧移自由度。程序可进行静力弹塑性分析（Push-over）、拟静力分析、伪动力分析和动力非线性时程分析，该程序可选择集中塑性铰模型和分布塑性模型。程序提供有双折线、三折线及顶点导向多线段滞回模式和改进的Bouc-Wen光滑滞回模式，并可较灵活地模拟混凝土结构的强度、刚度退化及捏缩效应。

计算结果

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在11月1日公布框架拟静力倒塌试验分析竞赛结果后，通过中国建筑学会建筑结构抗倒塌专业委员会委员投票评选，共选出10组优秀奖，5组鼓励奖。获奖名单如下：

优秀奖
完**        单位
李冬晗，张沛洲        大连理工大学
杜轲        中国地震局工力所
顾乐明        东南大学
林旭川        京都大学
李正        中国建筑设计研究院
张沛洲        大连理工大学
潘超        同济大学
白久林        哈尔滨工业大学
李雁军、陈国栋        哈尔滨工业大学
金双双        哈尔滨工业大学

鼓励奖
完**        单位
杨青涛        广州大学
王斌        同济大学
杨军平，韩建平        兰州理工大学
吴浩        同济大学
刘金成 许建立        同济大学

请大家继续关注钢筋混凝土框架节点拟静力试验分析竞赛（截止时间12月15日），试验数据和介绍参见：
http://www.collapse-prevention.n ... er05_2011-10-22.rar

中国建筑学会建筑结构抗倒塌专业委员会

mjl706684332

真好！！！

yiqguan

很好的话题