不同钢筋模型对简化伸臂桁架滞回模型的模拟研究

李菁

摘   要：伸臂桁架是超高层建筑中的重要构件，对提升结构的抗震性能具有极大的作用。本文通过ABAUQS软件模拟Clough钢筋模型、Vecchio钢筋模型、MP钢筋模型、屈曲钢筋模型对简化伸臂桁架在反复荷载作用下滞回曲线模型的研究。模拟发现，不同的钢筋模型对简化伸臂桁架滞回曲线在峰值位移和峰值荷载上存在一定程度的不同。通过模拟研究，从而为简化伸臂桁架结构的非线性计算分析提供了适用的本构模型。

关键词：伸臂桁架  ABAQUS  钢筋模型  滞回曲线  抗震性能

中图分类号：TU973                                文献标识码：A                        文章編号：1674-098X（2019）09（a）-0056-02

近年来随着超高层建筑的迅猛发展，水平作用成为结构设计的主要控制因素。为了提高建筑的水平作用力，超高层建筑中越来越多的建筑采用了伸臂桁架来作为承担结构的倾覆力矩，提高结构的轴向变形和抗震能力[1-5]。钢筋在反复荷载作用下的本构关系对伸臂桁架的滞回特性有十分重要的影响[6]。目前采用比较广泛的钢筋本构模型有理想弹塑性模型，这种模型形式简单，计算比较方便。但是，在反复荷载作用下钢筋的一些性质很难准确的描述。因此对不同钢筋模型的研究就显得尤为重要。

1  试验设计

1.1 简化模型与加载方式

模型上下弦杆及腹杆均采用桁架结构。钢材牌号为Q345，材性试验确定其屈服强度fy为388MPa，极限强度fu为479MPa，延伸率为34%。试件尺寸及加载方式如图1、图2所示。

1.2 加载制度

模拟设置左端固定，A点为往复位移控制加载点。其位移大小分别为1mm、2mm、4mm、6mm、8mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、22mm、24mm、26mm、28mm、30mm、32mm、34mm、36mm、38mm、40mm、42mm、44mm、50mm。每级荷载均循环两次，共四十八次循环。加载制度如图3所示。

1.3 荷载-位移滞回曲线

如图4所示。

2  结论

本文通过ABAQUS模拟，研究了四种钢筋模型的滞回曲线，得出以下结论：（1）Clough钢筋模型的峰值位移为20mm，峰值荷载为1569.27kN。Vecchio钢筋模型的峰值位移为49mm，峰值荷载为1589.27kN·MP钢筋模型的峰值位移为20mm，峰值荷载为1569.27kN。屈曲钢筋模型的峰值位移为27mm，峰值荷载为1569.54kKN。（2）Clough钢筋模型和MP钢筋模型滞回曲线的峰值位移和峰值荷载相同，与屈曲钢筋模型峰值位移差距不大，峰值荷载基本相同。与Vecchio钢筋模型的峰值位移差距加大，峰值荷载差距不大。（3）Vecchio和MP钢筋模型的伸臂桁架滞回曲线比较饱满。

参考文献

[1] 江见鲸.防灾减灾工程学[M].北京：机械工业出版社，2005.

[2] 杨青顺，甄伟，解琳琳，等.耗能伸臂桁架抗震性能的试验研究[J].工程力学，2016，33（10）： 76-85.

[3] 周颖，吕西林，张翠强.消能减震伸臂桁架超高层结构抗震性能研究[J].振动与冲击，2011，30（11）： 186-189.

[4] 陆新征，蒋庆，缪志伟，等.建筑抗震弹塑性分析[M].北京：中国建筑工业出版社，2015.

[5] 陆新征，卢啸，李梦珂，等.上海中心大厦结构抗震分析简化模型及地震耗能分析[J].建筑结构学报，2013，34（7）：1-10.

[6] 方自虎，简旭阳，李向鹏，等.考虑屈曲的钢筋滞回模型[J].武汉大学学报，2016，49（2）：254-258.