耗能梁腹板厚度对高强钢组合K型偏心支撑钢框架受力性能的影响.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)V01．45NO．52013年1O月J．XianUniv．ofArch．&Tech．(NaturalScienceEdition)oCt．2013耗能梁腹板厚度对高强钢组合K型偏心支撑钢框架受力性能的影响苏明周，时娇娇，房正刚。，段留省(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；3．中国电力科学研究院，北京100055)摘要：为研究高强钢组合偏心支撑框架的抗震性能，采用ABAQUS有限元软件对5种不同耗能梁腹板厚度的高强组合钢偏心支撑钢框架(耗能梁段为Q345钢，梁柱

2、及支撑为Q46O钢)进行了有限元模拟分析．研究表明：在适当的范围内耗能梁段腹板厚度增大可提高结构的承载力、刚度及耗能能力，但过厚会因框架梁柱节点等处的破坏导致及耗能能力的降低，并根据有限元分析结果对耗能梁段的厚度给出了相关建议．关键词：高强钢组合K型偏心支撑；耗能梁梁段；滞回性能；有限元模型中图分类号：TU392．5文献标志码：A文章编号：1006-7930(2013)05-0622—05偏心支撑框架充分利用支撑与柱、或支撑与支撑之间的梁段形成耗能梁段，目的是在罕遇地震时，通过耗能梁段的非弹性变形进行耗能，使耗能梁段的剪切屈服在先(同跨的其余梁段未屈服)，保护支撑斜杆不屈曲或屈曲于后，从

3、而有效地保持并相应地延长结构抗震能力和抗震持续时间．郭秉山、庄晓勇[】等对不同加劲肋间距和厚度的K型偏心支撑钢框架的滞回性能与耗能梁段的破坏模式进行了非线性有限元分析；胡成、杜云、叶烨[2用有限元软件SAP2000对三种不同高宽比偏心支撑钢框架分别在7度和8度地震荷载作用下的内力进行了分析；于安林、赵宝成等[3]进行了1／3缩尺的K形和Y形偏心支撑钢框架的低周反复荷载试验，分析了K形和Y形偏心支撑钢框架在循环荷载作用下的破坏机理、滞回性能、延性、刚度退化规律以及耗能能力；施刚、石永久、王元清[4详细介绍了超高强度钢材的品种、力学性能和化学成分，分析了超高强度钢材钢结构构件的截面残余应力和

4、几何初始缺陷及其对受压整体稳定特性的影响；Duhina和Stratan[5等进行了4个耗能梁段螺栓连接的单层单跨组合高强钢K形偏心支撑框架试件的拟静力试验研究．迄今为止，对耗能梁段采用强度较低的Q235或Q345，其他构件(梁、柱及支撑)均采用高强钢(Q42O或Q46o)的组合偏心支撑框架性能的研究较少．因此，对这种结构体系进行数值分析，对高强钢在我国建筑领域的应用具有重要的参考价值．】有限元模为分析高强钢组合K形偏心支撑钢框架的受力性能，按照现行《高层民用建筑钢结构技术规程》L6和《建筑抗震设计规范》[7对层高，柱网跨度，梁柱截面的要求设计了一榀单层单跨试件HSSEBF-2，梁、柱和支

5、撑截面尺寸分别为H450×250X10×20、H300X300X10X20和H250X240X10X18，跨度7．2m，层高3．6m，柱竖向荷载为2000kN．采用有限元软件ABAQUS对不同耗能梁腹板厚度的高强钢组合K型偏心支撑钢框架建立有限元模型并进行计算分析，根据《建筑抗震设计规范》第8．5．1节规定计算耗能梁腹板的宽厚比限值为54，表中所取耗能梁腹板厚度均满足规范要求，见表1．1．2单元类型及网格划分试件中所有构件采用实体单元，即C3D8R八节点六面体线性减缩积分单元，网格划分采用结构化收稿日期：2013-03—22修改稿日期：2013-09—22基金项目：国家自然科学基金资助项

6、目(51178382)作者简介：苏明周(1971一)，男，河南许昌人，教授，博士，博导，主要从事钢结构稳定与抗震、新型结构体系受力性能和设计理论研究第5期苏明周等：耗能梁腹板厚度对高强钢组合K型偏心支撑钢框架受力性能的影响623网格和扫掠网格划分技术，考表1模型耗能梁段腹板厚度／ramTab．1Linkwebthicknessofthemodel／ram虑到耗能梁段在受力过程中会产生较大塑性变形，对其网格名称HSSEBF-1HSSEBF-2HSSEBF-3HSSEBF-4HSSEBF-5耗能梁腹板厚度／ram81012162O进行局部加密．1．3材料参数根据单调拉伸试验，Q235、Q34

7、5及Q460的材料参数见表2．表2材料参数Tab．2Materialparameters／mm表中为钢材屈服强度，￡为屈服应变，盯为钢材极限强度，s为极限应变，e为破坏应变，E为弹性模量，v为泊松比．Q235钢材的材性试验数据来源于武汉理工大学材性试验[8]，Q345及Q460钢材的材性数据来自于西安建筑科技大学理学院试验室进行的拉伸试验．表中数据均为名义应力和名义应变，在ABAQUS软件中，需要将名义应力和名义应变转换为真实应力和