用于剪力墙分段置换的多垂直杆单元修正模型

摘要

针对传统多垂直杆单元模型在剪力墙分段置换过程中难以精确模拟局部剪切刚度调整的问题,提出一种基于剪切弹簧改进的多垂直杆单元修正模型。通过独立剪切弹簧与垂直杆的耦合建模,实现剪力墙分段置换过程中轴向刚度与剪切刚度的精细化表征。基于离散化理论重构模型的单元刚度矩阵,结合MATLAB开发了非线性数值分析程序,并采用修正的Newton-Raphson方法进行求解。通过算例验证表明,修正模型与实体单元模型的计算结果最大相对误差仅为0.833%,计算耗时显著降低。进一步结合实际工程案例,模拟应变与监测值误差小于1%,表明修正模型能精准反映置换后剪力墙的应力重分布规律。研究表明,提出的多垂直杆单元修正模型在保证计算精度的同时,大幅提升计算效率,为剪力墙分段置换加固的力学分析与施工优化提供可靠的理论工具。

关键词

剪力墙 / 宏观模型 / 多垂直杆单元模型 / 单元刚度矩阵 / 模拟分析