高强组合钢K型偏心支撑框架恢复力模型.pdf

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1、第45卷第5期西安建筑科技大学学报(自然科学版)Vo1．45No．52013年1O月J．XianUniv．ofArch．&Tech．(NaturalScienceEdition)0ct．2013高强组合钢K型偏心支撑框架恢复力模型冉红东。，郝麒麟，苏明周h。(1．西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安710055；2．西部建筑科技国家重点实验室(筹)，陕西西安710055)摘要：通过对K型高强组合钢偏心支撑的有限元分析，得出结构的滞回曲线，从而得到结构的骨架曲线，以及退化刚度，最后给出结构的恢复力模型．最后，进行了骨架曲线模型和

2、有限元分析得到的骨架曲线的对比，并且通过另外两种不同强度钢材组合的偏心支撑支撑对此恢复力模型进行了验证，结果表明，得到的恢复力模型可以良好的表达K型高强组合钢偏心支撑的初始刚度，各个阶段的刚度退化等特征．关键词：高强钢；组合；K型；偏心支撑；恢复力模型中图分类号：TU392．5文献标志码：A文章编号：1006—7930(2013)05-0627—06恢复力模型是进行结构静力弹塑性分析的重要工具，一个合格的恢复力模型，应在每一个有意义的位移下都能给出相对应的恢复力，并且可以反映结构的主要特性，包括强度、刚度退化，耗能及延性性能等．

3、恢复力模型及其参数是否合理，都会对地震反应分析产生明显的影响．恢复力模型的研究已有数十年，根据已有的研究L1]，恢复力模型分为折线型和曲线型．2004年，郭子雄和吕西林I3进行了高轴压比框架柱恢复力模型试验研究；2007年，同济大学的张国军[4进行了高强混凝土框架柱的恢复力模型研究；2009年，长安大学L5]进行了钢筋混凝土深梁填充钢框架恢复力模型及非线性行为研究，通过SPSS[6数据处理软件对试验结果进行了回归分析，从而得出结构恢复力模型．在以往的研究中，混凝土结构的恢复力模型研究居多，而钢结构偏心支撑的研究则较少，2003年

4、刘伟和卞延彬[7进行了偏心支撑钢框架抗震性能的试验研究，通过单跨两层的偏心支撑结构的试验研究得出偏心支撑钢框架的恢复力特性．然而在以往的研究中，就笔者所了解的文献，还没有单层单跨偏心支撑钢框架恢复力模型的研究成果．针对此问题，本文对单层单跨组合钢偏心支撑钢框架进行了有限元分析，从而对其恢复力模型进行了研究，最后将本文得到的恢复力模型与另外两种不同强度钢材组合的结构进行了对比．1有限元模拟简介采用Abaqus有限元软件，对高强组合钢单层单跨K型偏心支撑试验模型进行分析．根据规范_8州的规定，通过计算得出各部件的尺寸见表1．表1模型

5、各构件尺寸／mmTab．1ModeIsize／mm有限元分析时，各个构件的单元均采用实体单元，网格划分采用C3D8R单元，构件与构件之间采用绑定(Tie)连接，以此实现构件之间的焊接连接．考虑包辛格效应，各个材料的本构关系均采用随动强化，充分考虑了材料的塑性．其中：耗能梁段采用Q345钢材，其余构件采用Q46O钢材(此模型记为M．1)．收稿日期：2013—02—04修效稿日期：2013-09—03基金项目：国家自然科学基金资助项目(51178382)作者简介：冉红东(1977一)，男，陕西长安人，副教授，博士，主要从事新型钢结构

6、体系抗震研究第5期冉红东等：高强组合钢K型偏心支撑框架恢复力模型629Z×铺挺l~8Of一200一lO00100200一200—1000100200位移／ram位移／ram位移／mm图5M-1滞回曲线图6M-2滞回曲线图7M-3滞回曲线Fig．5M一1hysteresiscurveFig．6M一2hysteresiscurveFig．7M一3hysteresiscurve暑×9，挺2恢复力特性2．1骨架曲线模型将M-1有限元分析结果中各特征点提出，可得到模型的骨架曲线，如图8所示．其中，+P，+分别表示柱顶正向极限荷载及对应的位

7、移，一P，一分别表示柱顶负向极限荷载及对应的位移．观察骨架曲线特征点的分布，在结构屈服前，特征点的分布离散性较大，结构屈服到达到极限荷载之图8无量纲化的骨架间，分布较为密集，结构达到极限荷载之后，离散性较大，于是采用屈服点和曲线模拟点Fig．8Thedimensionless极限荷载点为控制点的三折线来表示骨架曲线．skeletoncurvemootpoint一D～根据表z×3g，镉给挺出的模拟值，将其无量纲点(商，1_二)，(尚，)，(南，)’(0’o)，＼+Py，)，(+Pu，)，(+Pm，+3m)作为回归分析的控制点，对相

8、邻点之间的点进行线性回归分析，从而求出骨架曲线各线段的回归方程，并得到相应的骨架曲线模型，如图9所示．表3模型特征点模拟值Tab．3Modelfeaturepointsimulationvalues图9骨架曲线模型Fig．9SkeletoncurvemodelO