AmQuake 等效框架法与非线性行为模型

等效框架法的基本思想

AmQuake 理论手册在 Equivalent Frame Method 部分说明,该方法的主要思想是将所有结构构件仅用一维梁单元进行建模。该方法适用于竖向和水平构件,包括竖向承重墙、水平圈梁、门窗洞口上部构件等。

文档还指出,该方法假定所有楼板在平面内刚度为无限大,而平面外刚度可以忽略。求解过程属于预测-修正类型,其中预测阶段基于纯线弹性解,修正阶段为非线性,并遵循 Eurocode 6 中关于砌体结构设计的建议。对于钢筋混凝土构件,文档说明采用类似方法,但基于 Eurocode 2。

有限元模型与 Timoshenko 梁

理论手册说明,等效框架模型的实现需要高质量有限元,以及适合的梁之间刚体连接建模。由于门窗洞口、过梁、窗间墙等可能形成深梁和细长梁,文档说明所采用的梁单元需要同时准确描述剪切行为和弯曲行为。

为满足这些要求,AmQuake 使用 Timoshenko beam。文档说明,与 Kirchhoff element 不同,Timoshenko beam 可用于深梁结构和浅梁结构,因此可用于深墙、浅窗过梁、RC ring 等构件。

刚性连接与墙体竖向连接

AmQuake 的 Mesh 部分包含 rigid links 信息。理论手册描述了墙体之间、上下层墙体之间以及相关构件之间的刚体连接处理。

文档说明,对于位于同一平面且交叠面积较大的墙体,direct rigid links 是合适选择;对于侧向支承墙、上部墙体刚度较低或上部仅为框架而非墙体的情况,inverse rigid links 是更好的选择,因为这可以避免对支承梁转动自由度造成不现实的整体刚化。

砌体非线性行为

Nonlinear behaviour 部分介绍了模拟墙体、过梁或柱的梁单元的非线性行为。对于砌体,文档列出了 Wienerberger 产品目录中的砌块数据和砂浆属性,并说明当墙体材料属性未在材料目录中明确给出时,会通过公式计算砌体抗压强度、抗剪强度、弹性模量和剪切模量等参数。

文档还说明,AmQuake 中不使用砌体墙的某些弯曲强度输入值进行平面外弯曲处理,因为平面外弯曲通过构造一般 M-N interaction diagram 的方式考虑。

钢筋混凝土与构件强度评估

理论手册说明,墙、柱、过梁和 RC ring 在 AmQuake 中由梁有限元建模。该单元为几何线性有限元,基于梁理论,加载过程中梁截面保持平面,但不一定始终垂直于梁中线。

文档还说明,该单元在每个端部具有 6 个自由度,包括 3 个位移和 3 个转角。变形结果以全局坐标系输出,应变和应力则以局部坐标系输出。

结果中的损伤状态

Results 章节中给出了构件损伤状态的标识。文档列出的状态包括 SD、FD、MV、M 和 V。其中,SD 表示总剪切能力耗尽,FD 表示总弯曲能力耗尽,MV 表示弯矩和剪力木及限力均达到,M 表示弯曲塑性行为,V 表示剪切塑性行为。

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2026-05-20 09:36
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