混合结构静力弹塑性分析与拟静力试验对比.pdf

第31卷第1期工程抗震与加固改造Vol.31,No11

2009年2月EarthquakeResistantEngineeringandRetrofittingFeb.2009

[文章编号]100228412(2009)0120064206

混合结构静力弹塑性分析与拟静力试验对比

尚晓江,肖从真,王翠坤,张维(中国建筑科学研究院结构所,北京100013)

[摘要]基于通用有限元分析程序ABAQUS的开发接口,编制了用户材料子程序UMAT和VUMAT,可分别结合隐式以及显
式求解程序,通过纤维模型对梁柱构件进行非线性分析。利用ABAQUS程序提供的混凝土弹塑性损伤模型,结合上述材料子
程序,对文献[1]中拟静力实验的模型结构进行了静力弹塑性分析。计算结果与实验加载过程吻合较好,验证了混凝土纤维材
料子程序及ABAQUS损伤塑性模型在高层建筑混合结构体系弹塑性分析中应用的有效性。
[关键词]高层建筑;混合结构;框架-核心筒结构;静力弹塑性分析;拟静力试验;对比

[中图分类号]TU313;TU398[文献标识码]A

ComparisonoftheStaticElasto2plasticAnalysisandthePseudo2staticTestofaHybridStructure

ShangXiao2jiang,XiaoCong2zhen,WangCui2kun,ZhangWei2yue
(ChinaAcademyofBuildingResearch,Beijing100013,China)

Abstract:UsermaterialsubroutineUMATandVUMAThavebeendevelopedthroughtheinterfaceofthegeneralFEAprogramABAQUS,these
twosubroutinescanbeusedinconjunctionwithimplicitandexplicitsolverrespectivelytoanalyzethenonlinearbehaviorofbeamcolumn
memberswithfibermodel.Thenonlinearstaticanalysisofthepseudo2statictestmodelstructureinliterature[1]hasbeencarriedoutbyusing
theABAQUSdamagedplasticitymodelforconcreteandtheusermaterialsubroutinesdeveloped.Theanalysisresultsagreewellwiththe
loadingprocessofthetest,whichshowsthevalidityintheelasto2plasticanalysisofhybridtallbuildingsbyusingthedamagedplasticitymodel
andtheusermaterialsubroutinesthroughABAQUS.
Keywords:tallbuilding;hybridstructure;frame2corewallstructure;nonlinearstaticanalysis;pseudostatictest;comparison

1引言ABAQUS混凝土弹塑性损伤模型在高层建筑混合结
为了深入研究钢—混凝土混合结构体系的抗震构体系弹塑性分析中应用的有效性。
性能,文献[1]曾经对一个几何缩尺为1∶10的30层2ABAQUS混凝土损伤模型及用户子程序简介
带转换层型钢混凝土框架—核心筒结构模型进行了ABAQUS的弹塑性损伤模型是由Lee和Fenves
拟静力试验,试验中模型竖向配重加足,满足应力相等[2]建议,用于模拟混凝土、砂浆等准脆性材料在反
似比1∶1。试验结果表明,结构表现出较高的承载复荷载作用下的行为,旨在模拟较低围压(低于4～
能力,最终破坏形式为底部受拉破坏,模型核心筒根5倍单轴受压强度)下准脆性材料中的各种力学特
部被拉开,框架柱被拉断。本文利用ABAQUS程序性,如:不相等的抗拉、压强度,抗压强度10倍或更
提供的混凝土弹塑性损伤本构模型,结合使用自行高倍于抗拉强度;受拉软化行为;受压先强化后软化
开发的纤维梁单元用户材料子程序,对文献[1]中拟行为;反复荷载作用下受拉、受压不同的弹性刚度退
静力实验的模型结构进行了静力弹塑性分析,全部化行为;由受拉转为受压时的裂面刚度恢复效应。
的材料参数及加载参数均按照拟静力实验中的实际该模型采用标量损伤模型来描述材料开裂或者
参数取用。与实验加载过程的比较表明,分析结果压碎所导致的弹性刚度退化,并在有效应力空