高強(qiáng)組合鋼K型偏心支撐框架恢復(fù)力模型.pdf

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1、第45卷第5期西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Vo1．45No．52013年1O月J．XianUniv．ofArch．&Tech．(NaturalScienceEdition)0ct．2013高強(qiáng)組合鋼K型偏心支撐框架恢復(fù)力模型冉紅東。，郝麒麟，蘇明周h。(1．西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院，陜西西安710055；2．西部建筑科技國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(籌)，陜西西安710055)摘要：通過(guò)對(duì)K型高強(qiáng)組合鋼偏心支撐的有限元分析，得出結(jié)構(gòu)的滯回曲線(xiàn)，從而得到結(jié)構(gòu)的骨架曲線(xiàn)，以及退化剛度，最后給出結(jié)構(gòu)的恢復(fù)力模型．最后，進(jìn)行了骨架曲線(xiàn)模型和

2、有限元分析得到的骨架曲線(xiàn)的對(duì)比，并且通過(guò)另外兩種不同強(qiáng)度鋼材組合的偏心支撐支撐對(duì)此恢復(fù)力模型進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明，得到的恢復(fù)力模型可以良好的表達(dá)K型高強(qiáng)組合鋼偏心支撐的初始剛度，各個(gè)階段的剛度退化等特征．關(guān)鍵詞：高強(qiáng)鋼；組合；K型；偏心支撐；恢復(fù)力模型中圖分類(lèi)號(hào)：TU392．5文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1006—7930(2013)05-0627—06恢復(fù)力模型是進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力彈塑性分析的重要工具，一個(gè)合格的恢復(fù)力模型，應(yīng)在每一個(gè)有意義的位移下都能給出相對(duì)應(yīng)的恢復(fù)力，并且可以反映結(jié)構(gòu)的主要特性，包括強(qiáng)度、剛度退化，耗能及延性性能等．

3、恢復(fù)力模型及其參數(shù)是否合理，都會(huì)對(duì)地震反應(yīng)分析產(chǎn)生明顯的影響．恢復(fù)力模型的研究已有數(shù)十年，根據(jù)已有的研究L1]，恢復(fù)力模型分為折線(xiàn)型和曲線(xiàn)型．2004年，郭子雄和呂西林I3進(jìn)行了高軸壓比框架柱恢復(fù)力模型試驗(yàn)研究；2007年，同濟(jì)大學(xué)的張國(guó)軍[4進(jìn)行了高強(qiáng)混凝土框架柱的恢復(fù)力模型研究；2009年，長(zhǎng)安大學(xué)L5]進(jìn)行了鋼筋混凝土深梁填充鋼框架恢復(fù)力模型及非線(xiàn)性行為研究，通過(guò)SPSS[6數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了回歸分析，從而得出結(jié)構(gòu)恢復(fù)力模型．在以往的研究中，混凝土結(jié)構(gòu)的恢復(fù)力模型研究居多，而鋼結(jié)構(gòu)偏心支撐的研究則較少，2003年

4、劉偉和卞延彬[7進(jìn)行了偏心支撐鋼框架抗震性能的試驗(yàn)研究，通過(guò)單跨兩層的偏心支撐結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究得出偏心支撐鋼框架的恢復(fù)力特性．然而在以往的研究中，就筆者所了解的文獻(xiàn)，還沒(méi)有單層單跨偏心支撐鋼框架恢復(fù)力模型的研究成果．針對(duì)此問(wèn)題，本文對(duì)單層單跨組合鋼偏心支撐鋼框架進(jìn)行了有限元分析，從而對(duì)其恢復(fù)力模型進(jìn)行了研究，最后將本文得到的恢復(fù)力模型與另外兩種不同強(qiáng)度鋼材組合的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比．1有限元模擬簡(jiǎn)介采用Abaqus有限元軟件，對(duì)高強(qiáng)組合鋼單層單跨K型偏心支撐試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行分析．根據(jù)規(guī)范_8州的規(guī)定，通過(guò)計(jì)算得出各部件的尺寸見(jiàn)表1．表1模型

5、各構(gòu)件尺寸／mmTab．1ModeIsize／mm有限元分析時(shí)，各個(gè)構(gòu)件的單元均采用實(shí)體單元，網(wǎng)格劃分采用C3D8R單元，構(gòu)件與構(gòu)件之間采用綁定(Tie)連接，以此實(shí)現(xiàn)構(gòu)件之間的焊接連接．考慮包辛格效應(yīng)，各個(gè)材料的本構(gòu)關(guān)系均采用隨動(dòng)強(qiáng)化，充分考慮了材料的塑性．其中：耗能梁段采用Q345鋼材，其余構(gòu)件采用Q46O鋼材(此模型記為M．1)．收稿日期：2013—02—04修效稿日期：2013-09—03基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51178382)作者簡(jiǎn)介：冉紅東(1977一)，男，陜西長(zhǎng)安人，副教授，博士，主要從事新型鋼結(jié)構(gòu)

6、體系抗震研究第5期冉紅東等：高強(qiáng)組合鋼K型偏心支撐框架恢復(fù)力模型629Z×鋪挺l~8Of一200一lO00100200一200—1000100200位移／ram位移／ram位移／mm圖5M-1滯回曲線(xiàn)圖6M-2滯回曲線(xiàn)圖7M-3滯回曲線(xiàn)Fig．5M一1hysteresiscurveFig．6M一2hysteresiscurveFig．7M一3hysteresiscurve暑×9，挺2恢復(fù)力特性2．1骨架曲線(xiàn)模型將M-1有限元分析結(jié)果中各特征點(diǎn)提出，可得到模型的骨架曲線(xiàn)，如圖8所示．其中，+P，+分別表示柱頂正向極限荷載及對(duì)應(yīng)的位

7、移，一P，一分別表示柱頂負(fù)向極限荷載及對(duì)應(yīng)的位移．觀察骨架曲線(xiàn)特征點(diǎn)的分布，在結(jié)構(gòu)屈服前，特征點(diǎn)的分布離散性較大，結(jié)構(gòu)屈服到達(dá)到極限荷載之圖8無(wú)量綱化的骨架間，分布較為密集，結(jié)構(gòu)達(dá)到極限荷載之后，離散性較大，于是采用屈服點(diǎn)和曲線(xiàn)模擬點(diǎn)Fig．8Thedimensionless極限荷載點(diǎn)為控制點(diǎn)的三折線(xiàn)來(lái)表示骨架曲線(xiàn)．skeletoncurvemootpoint一D～根據(jù)表z×3g，鎘給挺出的模擬值，將其無(wú)量綱點(diǎn)(商，1_二)，(尚，)，(南，)’(0’o)，＼+Py，)，(+Pu，)，(+Pm，+3m)作為回歸分析的控制點(diǎn)，對(duì)相

8、鄰點(diǎn)之間的點(diǎn)進(jìn)行線(xiàn)性回歸分析，從而求出骨架曲線(xiàn)各線(xiàn)段的回歸方程，并得到相應(yīng)的骨架曲線(xiàn)模型，如圖9所示．表3模型特征點(diǎn)模擬值Tab．3Modelfeaturepointsimulationvalues圖9骨架曲線(xiàn)模型Fig．9SkeletoncurvemodelO