基于ABAQUS的拱板有限元分析.pdf

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1、第39卷第12期建筑技术开发Vo1．39，No．122012年12月BuildingTechniqueDevelopmentDCC．2O12、!-、-、＼蛉e石技术开发报道《石0＼基于ABAQUS的拱板有限元分析辛潇邓思华(北京建筑工程学院土木与交通学院，北京100044)[摘要]利用ABAQUS软件对偏心受压的拱板实例进行了有限元分析。建立钢筋和混凝土分离式的拱板有限元模型，对其施加了偏心受压荷载后分析得出拱板结构的各项受力分析，对实际工程中的拱板受力分析有重大的指导意义。[关键词]非线性；有限元；本构关系[中图分类号

2、]TU3121[文献标志码]A[文章编号]1001—523X(2012)12-0001—04拱板因其外形美观，保温隔热性能良好，被广泛依据。。用于实际工程中。特别是近年来大跨度、预应力拱在ABAQUS中是通过分别定义钢筋和混凝土板屋盖的开发和设计，满足了国家大型储备库的使的本构模型来实现其材料非线性的特性，弹性阶段用要求，在国家储备工程建设中，更得以广泛须分别输入两种材料的弹性模量和泊松比；塑性阶应用。段的定义则不同，钢筋只需输入其塑性阶段应力应确保拱板的安全使用，不仅会涉及其强度问题，变关系，而混凝土塑性有三种模型可以

3、选择，包有时还会涉及其他问题。本文结合工程实例，针对括有ConcreteSmearedCracking(弥散裂纹混凝土模偏心轴力受压的拱板进行受力分析，对处理同类型型)、ConcreteDamagedPlasticity(混凝土损伤塑性模的问题，具有工程实际意义。型)以及ABAQUS／Explicit中的Crackingmodelfor1ABAQUS钢筋混凝土非线性分析concrete(混凝土裂缝模型)，其中混凝土损伤塑性模钢筋混凝土有限元模型根据钢筋的处理方式主型具有一定的优越性，它可用于单项加载、循环加要分为三种，即

4、分离式、整体式和组合式模型。分离载以及动态加载等场合，且具有较好的收敛性，因式模型是把混凝土和钢筋作为不同的单元来处理，此一般采用混凝土损伤塑性模型进行混凝土塑性两者的刚度矩阵是分开来求解。作为细长材料的定义。钢筋可以忽略其横向抗剪强度，当做线性单元处2实例分析理。钢筋与混凝土之间可以插入粘结单元来模拟2．1工程概况其粘结与滑移。本文采用最为广泛的分离式建拱板截面平面尺寸为：1180mm×2100mm。模，分开求解钢筋和混凝土的刚度矩阵，达到模拟拱板采用C40混凝土，横向分布筋采用西4钢筋，的最好效果，使得所求结果具有较

5、高的精度和收纵向受力筋采用HRB335钢筋，配筋简图和偏心敛性。受压的荷载简图如1～图3所示。对钢筋混凝土结构进行非线性有限元分析关键在于选取合理的材料本构关系，以模拟结构自开始受荷直至破坏的全过程，从而可以确定结构的开裂荷载、破坏荷载等结构的重要特性，为设计提供可靠收稿日期：2012—09—15作者简介：辛潇(1987-)，女，河南许昌人，北京建筑工程学院，在读硕图1配筋简图士，研究方向：有限元分析应用。第12期张会，等：变电站结构性能化设计探讨第39卷数C和C。7度中震：C。=0．092，C=0．1035；7表6是按

6、约束性能2设计得到的各级地震下的度罕遇地震：C=0．2，C=0．225。各层变形值和层间位移角数值。其中，中震下最大Pushover分析的侧向力加载采用两种模式：1)层间位移角为1／555<1／550，大震下最大层间位移重力+向加速度；2)重力+振型1。采用第二种侧角为1／240<1／200，因此整个结构满足“中震不坏，向力加载模式时，FEMA一356建议在第一振型的质大震可修”的性能目标。量参与系数超过75％时采用。结构模态分析结表6按约束性能2设计的结构层间变形果如表4所示。表中，第一振型质量参与系数为70％<75％

7、，故分析采用“重力+向加速度”的侧向力加载模式。表4结构振型质量参与系数根据表3可知，中等破坏(可修)情况下，其层构件截面尺寸设计结果如表5所示(配筋略)。间位移角应该是基本完好(不坏)情况下的(3～4)Pushover分析得到的结构的基底剪力一顶点位移曲倍，即层间位移角限值为：i／I83～1／138；轻微破坏线如图2所示。情况下的层间位移角限值为：1／367～1／275。所以，本变电站结构在大震情况下，一层和二层的层间位表5按约束性能2设计的构件截面尺寸(mm×mm)移角均在轻微破坏的范围内，仅顶层的层间位移角达到1／

8、240略大于1／275，结构在大震下的破坏程度介于轻微破坏和中等破坏之间。一层450×450750×600250×400400×1200／3结语二层／750×600／／400×I200变电站属于工业建筑，其在社会生产生活中发挥着的重要作用。因此，在抗震设计过程中，根据实际工程情况，可适当提高变电站结构的抗震安全性能。