【OpenSees】浅析剪力墙宏观单元：MVLEM

“闲谈剪力墙宏观单元MVLEM ”

宏观杆系单元谈多了难免有些枯燥，那么本次推文我们换换口味，谈谈OpenSees中的宏观剪力墙单元。

宏观杆系单元的推送可见以下链接：

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OpenSees中典型的宏观剪力墙单元包括有：MVLEM、SFI-MVELM及分层壳单元，本次推文主讲MVLEM单元，其他宏观剪力墙单元将在往后的推文中再与大家分享。点击“阅读原文”可下载本文部分分析模型。

基本原理

Vulcano于1988年提出的MVLEM单元由多个竖向纤维弹簧和一个水平剪切弹簧组成，如图1所示。由图1可知，转心处的曲率决定单元的相对转动值，而转心的位置则由参数c所决定。Vulcano与Orakcal等取不同的c值进行试算，并将分析结果与试验值进行比对，均认为c=0.4时模拟效果最好。

图1 MVLEM单元

如图2所示，MVLEM单元的变形由不耦合的弯曲变形和剪切变形两部分组成。其中，剪切变形通过单元ch高度处的水平剪切弹簧进行计算；弯曲变形通过单元ch高度处的曲率进行计算。

图2 MVLEM的变形组成

笔者为大家准备了3篇MVLEM的相关文献，若想对MVLEM单元有更深入的了解，可点击“阅读原文”下载查看。

数值模拟

构件模拟

本推文收集了国内外3个不同剪跨比的剪力墙构件，其构件参数及配筋情况分别如表1及表2所示。

MVLEM单元的模拟结果如图3所示。由图3可知，MVLEM可准确模拟大剪跨比（弯控）剪力墙构件的力学性能，但高估了小剪跨比剪力墙的承载力及耗能能力。

图3 MVLEM的构件模拟结果

结构模拟

选取两篇文献中的联肢剪力墙进行数值模拟，剪力墙基本参数如图4所示，模拟结果如图5所示。

图4 联肢剪力墙基本参数

图5 联肢剪力墙数值模拟结果

位移元纤维单元与MVLEM

OpenSees中的MVLEM为二维单元，因此在使用中具有一定的局限性。而位移元纤维单元（DispBeamColumn）则可为三维单元，且其与MVLEM单元均是基于刚度法的纤维单元，两者单元原理相近，因此本小节将利用位移元纤维单元来模拟剪力墙的力学性能，探究利用位移元纤维单元替代MVLEM单元的合理性。