計(jì)算機(jī)仿真對結(jié)構(gòu)工程有極大的實(shí)用價值，隨著現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程趨向超大型、超高型發(fā)展和結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜，傳統(tǒng)的通過大量實(shí)物模型尋求規(guī)律的研究方法受到限制，發(fā)展結(jié)構(gòu)工程的計(jì)算機(jī)仿真勢在必行。本文基于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對框筒結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)進(jìn)行了一些探索性的研究。

　　結(jié)構(gòu)工程的計(jì)算機(jī)仿真是根據(jù)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的少量試驗(yàn)建立物理模型，基于嚴(yán)密理論分析得到數(shù)學(xué)模型，利用具體編程語言生成仿真模型，使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證所建立模型的合理性，然后擴(kuò)大參數(shù)范圍，較廣泛地研究這些參數(shù)的影響，最終提出所研究問題的計(jì)算方法，揭示結(jié)構(gòu)反應(yīng)的機(jī)理和描述結(jié)構(gòu)的變形、開裂和破壞的過程。通過仿真技術(shù)，便于把握結(jié)構(gòu)在地震作用下的動力響應(yīng)過程，發(fā)現(xiàn)其規(guī)律，深化結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)研究。

　　本文進(jìn)行了混凝土本構(gòu)模型的研究，利用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)和基于耗散過程的不可逆熱力學(xué)的方法，基于工程實(shí)踐應(yīng)用的目的，確定了損傷演化方程，給出相對簡單又符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果的混凝土本構(gòu)模型數(shù)學(xué)表達(dá)式;分析了桿系模型研究的現(xiàn)狀，建立了考慮單元中有可能同時存在彈性區(qū)、開裂區(qū)、屈服區(qū)變剛度桿單元模型，根據(jù)單元截面特性求出構(gòu)件的開裂、屈服、極限三點(diǎn)作用力和變形，確定M-N-φ關(guān)系，建立截面的單軸恢復(fù)力模型，根據(jù)Mroz強(qiáng)化理論來建立截面的雙軸恢復(fù)力模型;根據(jù)桁架模型確定單元塑性鉸區(qū)域的抗剪剛度;建立考慮單元剛域和粘結(jié)滑移的單元剛度矩陣。

　　根據(jù)實(shí)際地震動存在三個平動分量事實(shí)，從結(jié)構(gòu)在地震作用下的反應(yīng)和構(gòu)件的真實(shí)性能出發(fā)，采用桿單元建立了考慮三個平動分量的空間桿系模型；研究了結(jié)構(gòu)振動方程的直接積分的求解方法，給出了一種具有三階精度的求解方法。根據(jù)“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)，避免罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)發(fā)生倒塌破壞，或保證結(jié)構(gòu)具有某種合理的倒塌形式從而可有效的保證生命和財(cái)產(chǎn)安全，本文研究了結(jié)構(gòu)的倒塌機(jī)理，分析了鋼筋混凝土桿系結(jié)構(gòu)在地震作用下可能發(fā)生的倒塌破壞形式，確定了空間桿單元的幾何非線性剛度矩陣，研究了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的倒塌破壞中結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、變形、能量等因素的關(guān)系和影響。