钢_混凝土组合框架结构的地震弹塑性时程分析.pdf

第5卷第2期铁道科学与工程学报Vol15No12
2008年4月JOURNALOFRAILWAYSCIENCEANDENGINEERINGApr.2008

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钢-混凝土组合框架结构的地震弹塑性时程分析

蒋丽忠,王臣

(中南大学土木建筑学院,湖南长沙410075)

摘要:利用非线性有限元软件ABAQUS,对由钢柱和钢-混凝土组合梁构成的组合框架结构进行三维动力特性和地震作
用下的弹塑性时程分析。通过研究该类结构在地震反应全过程中各个时刻的位移、速度、加速度反应及内力,从而确定结
构屈服的时间和顺序,发现应力和塑性变形集中的部位,判明结构的屈服机制、薄弱环节以及可能的破坏类型。将分析结
果与同刚度的钢筋混凝土框架结构的计算结果进行对比分析,结果表明,钢-混凝土组合框架结构具有良好的抗震性能。
关键词:钢-混凝土组合框架结构;弹塑性地震响应;抗震性能
中图分类号:TU375文献标识码:A文章编号:1672-7029(2008)02-0007-05

Elastic-plasticearthquakeresponseofsteel-concretecompositeframestructure

JIANGLi2Zhong,WANGChen

(SchoolofCivilandArchitecturalEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410075,China)

Abstract:ABAQUSnonlinerFEAprogramwasappliedtostudythe3Ddynamiccharacteristicsandelastic-plastic
timehistoryreactionofstructure,whichwasmadeofsteelpoleandsteel-concretecompositebeams.Byanalysingthe
wholeseismicreactionprocessincludingthedisplacement,velocity,accelerationandinternalforceofstructure,the
timeofyieldandgradationofstructurewascarriedout,thetransformconcentratedpartinresponsetothestressand
theplasticwasfoundout,theyieldofmechanism,weaklinkandpossiblebreakagetypeofstructurewasascertained.
Comparingthisresultswiththosethathavethesamestiffness,thesteel-concretecompositeframestructureaseismatic
hasagoodaseismaticperformance.
Keywords:steel-concretecompositeframestructure;elastic-plasticearthquakeresponse;seismicperformance

我国现行抗震设计规范[1]在总则中以我国现力和塑性变形集中的部位,从而判明结构的屈服机
有科技水平和经济能力为前提,提出了三水准抗震制,薄弱环节以及可能的破坏类型。
设防目标,其中设防目标在第2和第3水平时,允钢-混凝土组合结构是在钢结构和混凝土结
许结构进入非弹性工作阶段,即允许结构通过一定构基础上发展起来的一种新型结构,与钢结构相比
的塑性变形来耗散地震动的能量,并在有关章节增可以节省用钢量和增强耐久性等,与混凝土结构相
加了关于非弹性静力分析及弹塑性反应分析的相比可以大大减轻自重,减小结构尺寸,方便施工等,
关条文。且能够利用钢材的塑性变形能力来吸收地震能量。
许多研究者从不同角度进行了结构弹塑性地自1990年开始,蒋丽君等[2-3]对组合结构的抗震
震反应研究。其中,时程分析方法被认为是目前最性能进行了研究,但大部分研究是针对某一构件
为准确的结构弹塑性地震反应分析方法之一,这种(钢管混凝土柱、组合梁等)进行的,对结构整体抗
方法通过逐步积分进行结构弹塑性动力分析,可以震性能的研究还比较少。
计算出地震反应全过程中各个时刻的内力和变形在此,本文在构件研究的基础上,利用有限元
状态,确定结构开裂和屈服的时刻和顺序,发现应分析软件ABAQUS对钢柱和钢-混凝土组合梁构

X收稿日期:2007-12-10
基金项目:国家自然科学基金资助项目(50438020,50778177),湖南省杰出青年基金资助项目(07JJ1009)
作者简介:蒋丽忠(1977-