城市建筑丨建筑设计丨URBANISMANDARCHITECTURE丨ARCHITECTURALDESIGN
基于ABAQUS考虑箍筋约束梁内钢筋简化方法研究
Consider theTsteel Stirrups Constraints Beam Simplified Method Research Based on ABAQUS
■王超群余青
刻理祯WangChaoqunYuQing
[编要]ABAOIS建立实体模型时，能施的数量非常大，运算量也丰常大，因此，寻求一种既能通免大量箍篇的加入，叉能使结果调足工程需求的方法至关重要。本文通过 MATLAB编程进行优化选代，并用有限元款件ABAQUS模拟对比验证，表明采用本文建议的方法能够满足工程需求，并在报大程度上缩小了工程量与运算量。
[美键字]ABAQUSMATLAB临约康优化送代
ABAQUS, a huge number of stirrups and time consuming analysis would be suffered from. So, the most important thing in present is to find a method to reduce the quantity of embedded stimups and satisfy with project requirements. In
the
iterative
this
paper
optimization
hq
MATLAB
programming, and using the finite element soflware ABAQUS simulation verification, show that the method proposed can meet the requirements of engineering, and redsces fhe quantity and complexity to a great extent
[Keywords] ABAQUS, MATLAB, stirups constraints, optim ized iteration
作为现有的国际知名有限元款件之一，ABAQUS 不仅可以分析各种复杂线性和非线性固体力学问题，而且还以其优异的分析能力和二次开发能力使得其在土本工程中得到大量成功应用"，但是，随着人们对软件分析能力的要求越来越高，快捷化与高效化的方法与手段是现在每个款件都会面临与重待解决的间遇。
在ABAQUS对结构进行分析时，尤其是在对钢航混凝土结构的分析中，由于幸扯到了架、柱，因此，不可避免的牵扯到髓筛，髓筋作为钢筋混凝土结构的组成部分，在结构里面对件的性能影响非常大，在架构件中可以提高构件的抗剪能力，延缓构件的开裂时间并有效控制构件的损伤指标；在柱构件中可以视大程度的提高柱的抗压能力，增大结构的变形稳定性等等，因此，在有限元软件中，相对精确地描述幕筋的特性是保证整个构件乃至结构受力合理的关键。
目前在ABAQUS中摧述能筛特性的方法有以下两种，1）针对于实体模型，利用Truss实体递行整筋的模拟，这种方法建模时闻较长，当工程量非常虑大时，利是不可实施的，因为当模型规模较大时，不仅建模量大，而且对硬件设施的要求也非常高，最重要一点是大型模型的实体分析所用的时间非常长，是研究与设计人员所不可接受的，2）针对纤维模型，利用bea单元进行建模，这是一种商化方法，把梁、柱简化成许多纤维杆，以此来近似模拟梁、柱的受力特点，这种方法不会在模型上考虑推筋的
万方数据
Shan Lizhen
约束作用，雨是通过材料的本构方程来考虑筋对混双土的约束作用，而就目前而吉，从材料本构关系角度考虑能篇的约束作用的方法还很不完善，清华大学开发的PQ-Fber单输受力本构关系可以很好地模拟钢筋混凝土构件的材料特性“，
但是，
只是单轴本构，并不能应用到目前较为广泛应用的损伤本构关系中。
把构件近似为bea单元能够提高运算速度，但是其在建模初期中过程非常繁杂，并不适用于大规模的应用，因此，就目前来看，寻求一种能够简化模型且精度相对较高的方法是解决建模速度与提高运算效率的关键之率，
对于大型结将分析，我们一般不是非常关心其细节部分，而只是对整体做出评价，因此，对于这样的结构，运用纤维模型足够，其精度与材料本构关系的选取和相互作用的合理程度相关很大：对于规模稍小的结构，当我们既关心整体明应文关心细部受力时，不可避免的就要应用到实体模型，因为实体模型毕竞更加接近于结构本身，在这样的情况下，如何简化箍能及钢够无疑使提高运算效率的捷径。
分析模型介绍 1.分析模型提出
在钢筋混凝土构件中，
箱筛对构件的约束作用
非常明显，能使锅筋混凝土构件的延性增加·如图 1所示。约束混凝土处于三辅受压应力状态，能够提高混凝土的强度和变形能力，成为工程中改善受压构件或结构中受压部分混凝土力学性能的重要措施"。而且目前研究约束混凝土的受力特点的研究者也较多，也取得了半硕的成果，为广大研究人员的进一步深入探讨提供了宝费的理论与实践资料，
为要视费
5-R
at
密大，
图1受约束混费土应力—应变曲线
对于渠构件，推筋的约束作用主要体现在渠的两个侧面，而且其接近边缘的约束作用较中部的强，因此，通过理论分析与抽象简化，最终确定考虑糖筋约束渠钢筛简化为下图2所示的形状。
图2钢施尚化过程
在图中，上下部为矩形钢筋层，为级筋与蓄筋上下部的简化，之所以要化为这种形状，是考虑
33
到级筋与筋构成相互交错的垂直网片；两侧面从理想化来看，简化为模形更符合其受力特点，但是对于ABAQUS来说，费形体的网格划分微容易出现略变，使结果不能令人满意，因此，通过多方而的分
报采用侧边中线的上下各1/3处摘筋的约束作析，
用不考患来简化模型，剩下的各2/3部分采用矩形钢板代替。
模型参数确定 2.
在图2中，先做如下假定；
(1）简化钢筛的宽度与高度为原始筋的外包宽度和高度，这样能涡足构件的保护层原度，
(2）简化模型上下部钢肺分开求，即先求上下钢筋层的简化尺寸，再以此求侧面筋的简化尺寸，这样主要是为了保证级筋的精确模拟
(3）整体钢筋简化后的惯性矩与原始钢航的惯性矩相等，这是为了保证构件的受弯特性精确。
通过.上面的假定，现在就能够利用MATLAB进行编程选代优化求解出各个化截面尺寸，其主要公式如下式（1）所示。
4(()[)()()()(-)((-普(1)
其中：B’、H”一简化后钢筋的外边缘宽度与高度：
t一简化后钢筋侧面厚度：
al、a一简化后上下底面钢筋的厚度； di、d一原始上下织筋的直径，
通过上式，可以确定出上下表面钢板的厚度和侧表前的厚度，不过计算的理论结果可能有好多组，然后再板据本工程的实际情况，可以考虑安全储绪备的大小和实际受力的薄弱部位进行合理筛选。这样，有许多织筋与大量能筛组成的钢航笼就简化为两个 C型钢。从面使建模的工作量得到了大量的简化，提高了工作效率。
模型验证
下面通过一个两端固定的实体渠进行模型的简化验证及对比分析
1.模型横述
本文用于验证的架构件长度为3000m，裁面尺寸为300×500，采用C30混炭士，并为了计算的简便，上、下部织筋均为4业20，摊筋配置中 88150，两端加密区为88100，假定案上部受均勺压力24kN/n
2.模型建立
利用ABAQUS建模时，架采用三维、可变性so1id 单元，钢筛采用三维、可变形Truss单元，保证钢筛只受拉压应力；并且在钢筋与混凝土之间的相互作用设置为内置，不考虑二者的相对滑移，另外，在网格划分时，尽可能使内部钢篇的网格节点域外