基于OpenSEES的高强钢组合K形偏心支撑框架精细化建模分析

发布时间：2021-09-18 17:24

　　为研究高强钢组合K形偏心支撑框架在反复荷载作用下的受力性能,在已有拟静力试验的基础上,利用有限元软件OpenSEES对一个高强钢组合K形偏心支撑框架模型进行了精细化建模研究。首先,探讨了模型的单元选择,纤维截面划分和材料本构参数定义问题。同时,考虑到在地震荷载作用下,高强钢组合K形偏心支撑框架主要依靠消能梁段的剪切变形来耗能,因此,如何模拟结构中消能梁段的剪切效应成为研究的关键。本文采用OpenSEES提供的组合截面和零长度单元两种方法来对消能梁段进行建模,剪切材料分别考虑了Steel 02和滞回材料。将不同消能梁段建模方法的模拟滞回曲线和骨架曲线与试验结果进行比较。结果表明:精细化模型的数值模拟结果和试验结果具有较好的吻合度,验证了数值模型的正确性和可行性;采用零长度单元和Steel 02的组合方式来模拟消能梁段的剪切效应能够同时满足计算效率和计算精度的要求,为进一步利用OpenSEES进行高强钢组合K形偏心支撑框架的动态响应分析和复杂模型分析提供了建模参考依据。 

【文章来源】：地震工程与工程振动. 2020,40(05)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

试验模型示意图

纤维截面是一种可以考虑构件强非线性的模型,它可以同时考虑构件截面轴力和弯矩之间的耦合关系,能够模拟较为复杂的材料力学行为。本文所建立的数值模型中,由于仅使用了钢材这一种材料,因此在划分截面时不用考虑多种材料之间的相互作用。截面划分示意如图2所示,使用OpenSEES定义纤维截面中的patch命令,先将工字钢按翼缘和腹板划分成三部分(patch1、patch2、patch3),再将每一部分细分成更小的纤维截面,细分规则参考文献[14-15]中对截面纤维划分的研究,两个翼缘划分为6×1个截面纤维积分点,腹板划分为1×6个截面纤维积分点,从而完成了整个构件截面的划分工作。2.3 材料本构

由于在组合截面中,忽略了截面弯曲和轴向效应对截面剪力的影响,截面剪力只与截面剪应变有关,因此在定义剪切材料时,只需确定好剪力与剪应变之间的关系即可。OpenSEES中提供了两种常用的模拟剪切效应的材料本构,分别是可以考虑包辛格效应和各向同性应变硬化的Steel 02材料以及可以考虑捏缩效应和刚度退化的滞回材料(Hysteretic Material)。(1)Steel 02材料

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]常用三维结构弹塑性分析软件的应用与比较[D]. 杜轲.中国地震局工程力学研究所 2011



本文编号：3400540