基于abaqus的形方钢管混凝土组合异形柱抗震性能研究

基于abaqus的形方钢管混凝土组合异形柱抗震性能研究

0总结近年来，通过管道混凝土支架的高支撑、灵活的平面配置和良好的空间性，许多科学家对其进行了喜爱。梁江浩等1试验总结1.1测试设计选取文献1.2荷载加载制度在轴向施加竖向荷载以提供指定轴压比，设计轴压比为0.3。水平荷载首先由荷载控制，屈服后采用位移控制加载，以屈服位移Δy的倍数为级差进行加载，每级荷载循环三次，加载到水平荷载值下降到极限荷载的85%以下(沿Y向加载时，只要求负向承载力下降至85%即可)或试件破坏时停止。2滞回曲线的动态采用ABAQUS有限元分析软件对文献各试验部件均为三维实体建立，采用C3D8R单元，混凝土采用软件自带的塑性损伤模型原试验的有限元分析的滞回曲线对比如图3所示。可以看出，有限元分析与试验得到的滞回曲线的整体变化趋势吻合度较好，原试验极限承载力与计算所得极限承载力列于表1，差值均不超过7%。因此有限元分析能够较好的地模拟方钢管混凝土异形柱在低周反复加载状况下的试验，可进行本次试验的有限元模拟分析。3影响参数的设立模拟分析共设计了20组双排缀板连接的T形方钢管混凝土异形柱试件，为了研究不同加载方向(沿X向、沿Y向)下轴压比α、混凝土强度及钢材强度对该类钢管混凝土异形柱抗震性能的影响，采用控制变量法对各试件进行分组对比分析。各组试件参数列于表2。4计算与分析4.1云计算与破坏形态的关系14.2滞回曲线分析各试件滞回曲线分组对比图如图5所示，各试件骨架曲线分组对比图如图6所示。从图5、图6中可以看出，随着循环加载的进行，达到峰值承载力后，极限承载力逐渐降低，这主要是由于钢板局部屈曲的增加以及填充混凝土的累积损伤，随着侧向位移的增大，刚度逐渐减小。各试件的滞回曲线总体呈饱和状态，未出现明显的“捏缩”现象，说明该类组合异形柱具有良好的滞回性能。需要注意的是，当沿Y向加载时(即11分析图5(a)、(d)及图6(a)可以看出，轴压比对1分析图5(c)、(f)及图6(c)可以看出，钢材强度对异形柱滞回曲线的影响比较明显，随着钢材强度的提高，试件的承载力明显增大。对比两图可以得出，相同钢材强度时，不同加载方向时的极限承载力差值越来越小，这说明钢材强度对该类异形柱滞回性能的改善贡献较大。4.3延性及能耗分析构件具有良好的延性是满足结构体系抗震性能的重要前提，然而由于钢管混凝土异形柱截面的复杂性，尚无细化的延性计算公式。根据文献式中，Δu为试件的极限位移，通常取峰值荷载下降15%时所对应的位移作为极限位移，当骨架曲线下降段并不明显时，取极限荷载F耗能能力是衡量构件抗震性能的重要指标，本文采用能量耗散系数E和等效粘滞阻尼系数h将试件位移延性系数及能量耗散系数等计算结果列于表3。由表3发现，当改变加载方向时，沿X向加载时的能量耗散系数及等效粘滞阻尼系数均大于同条件下沿Y向加载时，而延性系数均小于后者。分析14.4轴压比对刚度退化的影响所谓刚度退化是指结构在反复荷载作用下，变形性能(也即刚度)随循环次数的增加逐渐降低的性能，本文通过折算刚度K式中:F20组试件的刚度退化曲线分组对比如图9所示。由图可以看出，前10组试件的初始刚度明显大于后10组试件，约为后者的2倍，各试件的刚度均随循环次数的增加而逐渐降低，初始阶段刚度退化较为明显，退化速度较快，经过几次循环之后刚度逐渐趋于平缓，各影响因素对试件刚度退化的影响不尽相同。由图(a)可以看出，轴压比变化时，刚度退化曲线大致相同，具有相同的退化趋势，在加载前期，异形柱的刚度退化速度较快，这是由于在水平往复荷载作用下，钢管内部的混凝土逐渐被压碎、裂缝开展迅速、损伤比较明显所致;加载后期，刚度退化曲线趋于平缓，刚度损伤较慢，试件主要依靠自身的塑性变形来消耗大量能量，这说明在一定轴压比下，该类异形柱具有较好的抗震性能。分析(b)图可以看出，提高混凝土强度可以明显提高试件的初始刚度，但加载后刚度退化更为明显，试验后试件的刚度差别不大。分析图(c)得出，随钢材强度的增加，初始刚度大致相同，但退化幅度有明显差别，钢材强度越低，退化速度越快，其中85构件抗震性能的影响本文对20组双排缀板连接的T形方钢管混凝土异形柱进行抗震性能有限元模拟，分别对其进行低周往复加载，进行了系统的参数化分析，研究了不同的加载方式、轴压比、混凝土强度等级及钢材强度等因素对异形柱构件抗震性能的影响，结论如下:1)该类异形柱具有更好的滞回性能、延性及耗能能力，刚度退化速度较低，不会出现突然的破坏现象，满足高层装配式住宅建筑对承载力的要求。2)轴压比增大时，承载力、延性及耗能有所减小，但刚度增大;提高混凝土强度可提升异形柱的耗能能力，但延性下降，承载力的变化不大;钢材强度增大时，承载力、延性及耗能均得到明显改善。3)