钢框架-钢筋混凝土核心简结构的动力弹塑性分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2007年12月第4卷第4期深圳土木与建筑VOL．4No．4DEC2007钢框架一钢筋混凝土核心简结构的动力弹塑性分析尧国皇黄用军宋宝东(中建国际[深圳]设计顾问有限公司)【摘要】基于大型通用有限元软件ABAQUS对一钢框架一钢筋混凝土核心筒结构的动力弹塑性性能进行了初步研究，研究了这类结构体系在地震作用下的混凝土损伤机制和框架与核心筒之间的剪力分配等，本文的研究成果可为同类研究提供参考。【关键词】混合结构动力弹塑性有限元时程分析塑性损伤模型1前言究，研究了这类结构体

2、系在地震作用下的混凝土损我国超高层建筑传统地采用钢筋混凝土结构体伤机制和框架与核心筒之间的剪力分配等，本文的研究成果可为同类研究提供参考。系，而钢一混凝土混合结构在我国超高层建筑中应用只是近十年才兴起的。钢一混凝土混合结构体系融合2有限元模型的建立了钢结构体系和混凝土结构体系的优点，承载力高、ABAQUS由美国HKS公司开发，以其优异的非线延性好、变形能力强，从而具有较强的抗风和抗震能性计算能力以及强大的二次开发功能而著称，并且具力，并且具有较好的综合经济效益[1]。目前落成的有丰富的单元库和材料模型。它具有强大的

3、工程计算赛格广场大厦、香港中环东北大楼、长江中心大厦、仿真模拟能力，其解决问题的范围从相对简单的线性上海金茂大厦、深圳地王大厦、台北国际金融中心分析到许多复杂的非线性问题。(101广场)、高雄国际广场大厦、北京LG大厦，均采2．1材料本构关系模型用了混合结构体系，这种结构体系越来越受到结构工钢材采用ABAQUS软件中提供等向弹塑性模型，程师的青睐。《高层建筑混凝土结构技术规程》[。]给出满足VonMiSes屈服准则，这种模型多用于模拟金了混合结构体系的定义，上海市工程建设规范《高层属材料的弹塑性性能。用连接给定数据

4、点的一系列建筑钢一混凝土混合结构设计规程》⋯则对《高规》直线来平滑地逼近金属材料的应力一应变关系。该中混合结构体系的范围作了扩展，指出：混合结构指模型采用任意多个点来逼近实际的材料行为，因钢框架(或钢支撑框架)或钢组合框架与钢筋混凝土此，就非常接近真实的材料行为。塑性数据将材料筒体(或钢筋混凝土剪力墙)共同工作所构成的结构的真实屈服应力定义为真实塑性应变的函数。体系，其中钢组合框架包括型钢混凝土柱框架和钢管混凝土材料采用ABAQUS软件中的塑性损伤模型[6]混凝土框架。2004年福建省也颁布了《钢一混凝土混。图1给

5、出了混凝土试件从应力一应变关系曲线软合结构技术规程》，这些规程的颁布可进一步促进了化段某一点卸载，卸载响应变弱，即材料的弹性刚混合结构体系在实际工程的应用。度出现损伤。在拉伸和压缩实验中，弹性刚度的损但是国内外对这类结构的的整体受力性能的实伤显著不同，不管哪种情况，随着塑性应变的增验研究和理论研究还不够充分和完善，对其水平受力长，损伤效应越明显。的特点缺乏足够的认识，尤其对其地震作用下的性能混凝土的损伤响应由两个单轴损伤系数、的研究更为少见，目前还没有专门针对混合结构的国来衡量，它们是塑性应变、温度和场变量的函数：

6、家标准(规程)，因此，对这类结构的受力性能，pl．尤其是动力弹塑性性能的研究就显得尤为重要。本d=dt(，，)(0d1)(1a)文基于大型通用有限元软件ABAQUS对一钢框架一钢pl筋混凝土核心筒结构的动力弹塑性性能进行了初步研d。=dc(e。，，)(0d。1)(1b)尧国皇，男，中建国际(深圳)设计顾问有限公司若E0代表材料的初始(无损伤)弹性模量，混地址：深圳市福田区福华一路98号卓越大厦5楼邮编：518031凝土的单轴拉伸和压缩荷载作用下应力一应变关系可56维普资讯http://www.cqvip.com20

7、07年12月第4卷第4期深圳土木与建筑VOL．4No．4DEC2007以表示为：pl=(1一d)‘Eo(一t)(2a)pl～=(1一d。)‘(。一c)(2b)0l000200030004000￡(￡)(1)单轴受压(a)拉伸情况0l000200030004000￡(uz)(2)等双轴受压(b)压缩情况图1单轴拉伸和压缩荷载作用下混凝土的响应0l000200030004000在单轴拉伸荷载作用下，裂缝沿垂直于应力的￡(￡)方向扩展，因此裂缝的结核和传播导致承载面积减(3)不等双轴受压小，从而导致有效应力的增加。在单轴

8、压缩荷载作用下，由于裂缝沿着加载方向开裂，损伤效应没有拉伸荷载作用下显著，然而，当受压程度相当高时，有效承载面积也要大为减小。为了验证本文所选择的混凝土模型，对Kupfer等(1969)进行的单轴受压、等双轴受压、不等双轴受压和一拉一压受力状态下素混凝土试件应力一应变关系曲线进行了验算，如图2所示，方向为0500l000l5002000主受压轴方向。可见，计