钢支撑滞回曲线的模拟方法_刘庆志

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1、第41卷第8期建筑结构Vol．41No．82011年8月BuildingStructureAug．2011*钢支撑滞回曲线的模拟方法刘庆志，赵作周，陆新征，钱稼茹(清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室，北京100084)［摘要］钢支撑滞回曲线主要有三种模拟方法:现象描述法、有限元法和塑性铰法。在分析了各模拟方法优劣的基础上，提出一种新型的基于现象描述法的支撑模型。该模型通过一系列控制参数来包络钢支撑复杂的滞回曲线，并根据已有的同类型支撑试验结果标定控制参数。研究表明，该模型具有较高的模拟精度及计算效率

2、，解决了早期基于现象描述法支撑模型模拟结果较为粗糙的问题。此外，为研究通用性更高的支撑模型，还提出了一种纤维支撑模型。该模型在跨中引入初始几何缺陷以模拟钢支撑的屈曲及屈曲后滞回特性，模型参数仅涉及支撑的几何及材料特性而易于确定。分析表明，该模型能满足多尺度整体结构分析的精度要求。两种模拟方法可应用于带支撑结构的地震反应分析和设计。［关键词］钢支撑;滞回曲线;现象描述法;纤维模型;塑性铰法中图分类号:TU391文献标识码:A文章编号:1002-848X(2011)08-0063-05Simulationmethodsf

3、orhystereticcurveofsteelbracesLiuQingzhi，ZhaoZuozhou，LuXinzheng，QianJiaru(KeyLaboratoryofCivilEngineeringSafetyandDurabilityofChinaEducationMinistry，DepartmentofCivilEngineering，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)Abstract:Threesimulationmethodsforhysteretic

4、curveofsteelbraces，includingphenomenologicaldescriptionmethod，finiteelementmethodandplastic-hingemethod，werereviewed．Anewbracemodelbasedonphenomenologicaldescriptionmethodwasproposed．Thismodelcontainsaseriesofgoverningvariablestoenvelopthecomplicatedhystereticc

5、urveofsteelbracesandthegoverningvariablescanbecalibratedbyavailabletestresults．Simulationresultsofsomeavailabletestdataprovethatthismodelismoreaccurateandproficientthanthosepreviousbracemodelsbasedonphenomenologicaldescriptionmethod．Furthermore，inordertostudyam

6、oregenerousbracemodel，afiberbracemodelwasdemonstratedaswell．Inthismodel，certaingeometricinitialimperfectioninthemiddleofabraceisrequiredtosimulateitsbucklingandpostbucklinghystereticcharacters．Thevariablesofthemodelareonlygeometryandmaterialcharactersofthebrace

7、andcanbeeasilydetermined．Theanalyticalresultsshowthatthefiberbracemodelispreciseenoughtocarryoutintegralstructureanalysisundermulti-scalerequirement．Theproposedtwomodelscanbeusedinanalysisanddesignofastructuresystemcontainingbracesunderearthquakeexcitation．Keyw

8、ords:steelbrace;hystereticcurve;phenomenologicaldescriptionmethod;fibermodel;plastichingemethod0引言此单个钢支撑的滞回特性对结构整体抗震性能影响纯钢框架结构具有质轻高强、延性大、抗冲击荷较大。单个钢支撑的滞回特性包括稳定的受拉特载能力强等优点，但其抗