中文摘要：

本申请项目提出的高层钢筋混凝土结构精细化损伤模型及大震损伤评估研究，将为高层结构体系抗震性能分析与评价、结构地震损伤极限状态描述、结构抗倒塌能力分析等提供系统方法。申请项目将基于精细化损伤模型进行结构地震损伤评价，完善和发展混凝土材料损伤模型的建立方法，建立基于材料层次的构件损伤模型，确定构件地震损伤模型的量化评价指标，实现宏观构件在材料层次上的地震损伤分析。研究复杂空间受力杆件精细化非线性有限元模型，建立兼顾精度和效率的结构大震动力弹塑性全过程分析方法。在已有的研究基础上，克服目前高层结构大震动力效应分析瓶颈,为结构动力性态的准确描述提供有效方法。给出控制"大震不倒"结构抗震设防目标的量化指标，提出结构整体抗震性能及大震下结构损伤的性能指标与评估方法，明确结构整体地震损伤演化过程及损伤评价的量化指标，对完善高层结构基于性能的抗震设计及系统评估方法有重要意义。

结论摘要：

本项目基于材料损伤模型、构件损伤模型及结构的地震损伤描述，对复杂高层结构地震损伤评估进行了系统研究，提出了基于材料损伤信息构建结构构件损伤模型和结构整体损伤描述的地震损伤评估方法，并搭建了可供地震损伤评估的非线性分析平台，具体包括（1）以连续介质力学基础和热力学为理论基础，确定了混凝土单轴受力下塑性Helmholtz自由能与弹性Helmholtz自由能的内变量关系，并基于此给出了混凝土单轴受力损伤能量释放率的表达式，明确了混凝土单轴受力时的损伤本构方程和损伤演化方程，并通过试验结果对比分析验证了该模型的有效性。（2）针对梁柱构件，结合前期研究的约束混凝土材料损伤本构关系，基于ABAQUS软件平台建立了适用于钢筋混凝土梁柱构件及钢-混凝土组合梁柱构件非线性地震纤维损伤分析模型；同时，针对剪力墙构件、连梁构件、楼板构件的破坏特点，给出了描述此类构件构件损伤的计算方法，实现了构件在材料尺度上精细化损伤分析，并结合构件层损伤分布系数，给出了构件层损伤的计算方法。（3）以材料模型和构件模型为基础，提出了基于损伤分布系数的构件整体损伤评价方法，并通过各类构件的总体损伤结果加权计算，实现了对结构的整体损伤评估。该分析方法不但可以明确结构体系各类构件损伤的分布特点、损伤耗能规律、构件屈服顺序，还可以掌握结构体系的塑性发展过程及损伤程度。（4）利用ABAQUS显式动力分析平台(ABAQUS/Explicit)的梁单元截面动态积分功能，针对空间梁单元开发了混凝土损伤塑性本构(Concrete Damaged Plasticity)用户材料子程序(VUMAT)，突破了软件在大规模结构动力弹塑性分析中应用的瓶颈。（5）基于ABAQUS/Explicit平台，开发了空间梁柱构件新型用户单元子程序(VUEL)，建立了复杂材料组成构件性能细致化弹塑性分析的新模型，为更富有针对性和独创性的研究与应用奠定了基础。（6）EEP超收敛法在有限元刚度法弹塑性分析中的应用，在常规算法框架内显著改进了非线性变形的计算精度和可靠性，方法高效易行，应用前景广阔，开辟了同类问题研究的新思路和途径。本项目的研究为高层结构体系抗震性能分析与评价、结构地震损伤极限状态描述、结构抗倒塌能力分析等提供了系统方法。