ABAQUS 软件在建筑结构构件和节点分析中的应用
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本文以工程背景为研究基础，介绍了大型通用 有限元软件 ABAQUS［1］在建筑结构构件与节点分析
6
中的应用，具体包括钢筋混凝土构件、新型钢管混凝 土组合构件、钢筋混凝土剪力墙、钢管混凝土梁柱节 点以及复杂的铸钢节点、柱脚等分析实例，本文的目 的不是具体描述有限元的分析过程， 而是介绍一些 分析实例，期望为有关设计人员提供参考。
7
2009 年 9 月 第 9 期
广东土木与建筑
SEP 2009 No．9
訳 线性弹簧单元
訴 破坏时混凝土 Mises 应力
訵 型钢和钢筋 Mises 应力
訶 构件塑性应变
图 5 典型型钢混凝土梁模型和应力、应变分布
混凝土浇注前，空腹钢箱 具有比普通钢骨更大的
箱形钢骨
3.3 钢筋混凝土剪力墙 钢筋混凝土剪力墙是一种广泛应用于建筑结构
面开展、抗弯刚度大、自重轻和防火性能好等特点，
也适用作海洋平台支架柱和桥墩，因此这 类构件具有很好的工程应用前景。 采用 以上的有限元处理技术， 同样可以采用
扭 矩 （kN·m ） 12
9
实测曲线 计算曲线
扭 矩 （kN·m ） 20
15
实测曲线 计算曲线
ABAQUS 软件对空腹箱形钢骨混凝土构 6
摘 要：介绍大型通用有限元软件 ABAQUS 在建筑结构构件和节点分析中的应用，具体包括钢筋混凝土构件、新型钢管混 凝土组合构件、钢筋混凝土剪力墙、钢管混凝土梁柱节点以及复杂的铸钢节点、柱脚等分析实例，可为相关工程设计提供参考。
关键词：构件； 节点； 有限元分析
Application of ABAQUS Software in Analysis of Building Structure Member and Joint
e （104με）
1
2
3
4
0
1
2
3
4
訳
訴
钢 管 混 凝 土 在 轴 心 受 力 下 的 计 算 曲 线 和 实 验 曲 线 比 较 ［3］
耐火性能较好和经济效果好等优点， 因而越来 越广泛应用于各类工程实践， 已取得良好的经 济效益和建筑效果。 模拟钢管混凝土构件的关 键问题在于确定合理的材料本构关系以及处 理钢管与混凝土之间的界面接触 。 ［2～3］ 图 3 给 出了典型的钢管混凝土在轴心受力下的计算 曲线和实验曲线比较情况； 图 4 给出了典型的 圆钢管混凝土构件在纯扭受力状态下的截面剪 应力分布情况。
钢板，一般采用理想弹塑性的材料模型。 对于混凝土 力钢筋混凝土梁。 ABAQUS 通用有限元软件中，常用
材料，软件提供了混凝土塑性断裂模型、混凝土弥散 的有限元模拟方法有：降温法、初始应力法以及 re-
裂缝模型和混凝土塑性损伤模型［1］，而后两种混凝土 bar 施加初始应力法，可较好地模拟预应力钢筋混凝
对于大跨空间结构，上部屋盖为钢结构，下部通 常为混凝土结构体系。 为了将上部钢结构荷载安全 传递到混凝土结构中（混凝土柱及剪力墙），设计中 采用了可靠的节点支座，某大跨空间结构复杂柱脚 的三维模型如图 10。 由于柱脚节点荷载较大且是受
力复杂的关键部位， 其可靠设计直接关系到整个结 构的安全。 然而目前还没有对这种铸钢节点和下部 复杂构造的混凝土承台的力学性能分析和承载力校 核有明确的依据，为了确保结构的安全可靠，采用通 用有限元软件 ABAQUS 对该柱脚进行有限元分析。 对于这类复杂的三维实体模型，直接采用 ABAQUS 软件建模效率较低，故通常采用 AutoCAD 软件来进 行实体建模，该复杂柱脚的分析结果（图略）对指导 和完善结构设计起到了很好的作用。
Yao Guohuang1 Chen Yiyan1 Sun Zhanqi2 Lin Song1 Li Xiuwen1
（1、Shenzhen Municipal Design & Research Institute Co.，Ltd. Shenzhen 518029，China； 2、Shenzhen Dazheng Construction Project Consultant Company Shenzhen 518029，China）
平面外刚度，施工时减少
钢筋混凝土 中的抗侧力构件， 对剪力墙的弹塑性性能的研究对
支撑， 加快施工速度，且
剪力墙结构性能的理解有十分重要的意义， 并有利
钢箱内部中空，有利于管
于对剪力墙在中震、大震下的工作性能的把握，对结
道和线路预埋。同时空腹 图 6 空腹箱形钢骨
箱形钢骨混凝土具有截
混凝土典型截面
构性能化设计是一个很好手段。 图 8 给出了典型钢 筋混凝土剪力墙的分析结果。
该节点是在钢管周圈贴焊 1 道（或 2 道）钢筋作 为抗剪环，环梁通过抗剪环将框架梁端剪力传递到 钢管；现浇 RC 环梁围绕钢管，与钢管紧密箍抱，框 架梁的纵向钢筋锚固在环梁内，借助环梁将弯矩传 递给钢管。环梁节点的钢管内无加劲环及穿心构件， 不影响钢管内混凝土浇注； 环梁钢筋笼无方向性， 在地面绑扎后吊装,高空就位方便，现场除钢管接长 无焊接工作量。 笔者曾参与设计的深圳卓越皇岗世 纪中心项目就部分采用了这种节点型式，但没有现 成的承载力验算方法，同样选择了 ABAQUS 软件对 其 进 行 有 限 元 分 析 ［4］，其 结 果 对 结 构 施 工 图 设 计 提 供了技术保障。
第9期 2009 年 9 月
广东土木与建筑 GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING
No．9 SEP 2009
ABAQUS 软件在建筑结构构件和节点分析中的应用
尧国皇 1 陈宜言 1 孙占琦 2 林 松 1 李秀文 1
（1、深圳市市政设计研究院有限公司 深圳 518029； 2、深圳市大正建设工程咨询有限公司 深圳 518029）
10
件进行弹塑性性能分析， 并取得较好的 分析效果。 这类典型纯扭构件计算曲线与 实验曲线的对比如图 7，可见计算结果与 实验结果基本吻合。
3 0
图7
5
扭转角（rad m）
扭转角（rad m）
0.04
0.08
0.12
0.16
0
0.04
0.08
0.12
0.16
訳
訴
典型空腹箱形钢骨混凝土纯扭构件计算曲线和实验曲线比较
Keywords：member； joint； finite element analysis
1 前言
近年来随着越来越多的复杂建筑结构的出现， 结构（构件）弹塑性分析也显得越来越重要，因其是 对传统计算方法的一个很好的补充，原因在于：结构 弹塑性分析能够提供其非线性反应的真实情况，它 在计算模型中直接引入混凝土和钢的材料本构关 系，考虑或模拟混凝土和钢材界面的力学行为，同时 能够提供大量的结构反应信息，如应力、应变、反力、 位移、能量等，全方位地跟踪结构受荷后变形、开裂、 破坏全过程，因此对结构设计具有重要意义。 同时， 复杂铸钢节点是近年来随着大跨空间桁架结构体系 发展起来的一种新型的结构节点形式，具有受力明 确、直接、承载力大，减小了节点板、节点球的次应力 对结构内力的影响，可在工厂内整体浇铸，具有良好 的适应性，因其优越的性能，在国外已经广泛应用于 大跨空间桁架钢结构中的重要节点，在国内也在逐 步推广应用，如广州会展中心、世界大学生运动会游 泳馆和广东惠阳体育会展中心等大跨空间结构，铸 钢节点受力分析也是设计人员关注的重要问题。
P（kN） 140
P（kN） 140
105
70 P
35
实验
105
实验
计算
70
计算
P
35
U（mm）
U（mm）
0
10
20
30
40
0
10
20
30
40
訳
訴
图 2 钢筋混凝土梁荷载 N-跨中挠度 f 曲线
N N0
N N0
1.6
1.6
实测曲线
实测曲线
1.2
有限元法
1.2
有限元法
0.8
0.8
0.4 0
图3
0.4
e （104με）
移的方法与分析钢筋混凝土相同，这里就不再
重复。 图 5 为典型型钢混凝土梁的有限元模型
和破坏时应力、应变分布。
⑶ 空腹箱形钢骨混凝土
空腹箱形钢骨混凝土（典型截面如图 6）与
訳 钢管
訴 混凝土
普通的钢骨混凝土梁相比，能够获得更高的强
图 4 圆钢管混凝土在纯扭受力状态下的截面剪应力分布［3］
度和重量比，当用作逆作法水平支撑构件时，在
除了能解决大
量结构 （应力
位移） 问题外，
还可以模拟其
他工程领域的 许多问题，例如
图 1 ABAQUS 程序界面
2009 年 9 月 第 9 期
尧国皇等： ABAQUS 软件在建筑结构构件和节点分析中的应用
SEP 2009 No．9
热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力 QUS 软件提供的弹簧单元 Spring2 来模拟钢筋与混
笔者曾采用 ABAQUS 软件对钢管混凝土 构件在复杂受力状态下的工作机理进行了较 深入的研究，取得较好的效果［3］。
⑵ 型钢混凝土 型钢混凝土具有强度高、耐火性能好以及 抗震性能优于混凝土结构等优点，在实际工程 中应用也较多。 在对型钢混凝土进行有限元模 拟，要考虑型钢和混凝土之间以及钢筋与混凝
土之间的粘结滑移，有限元模型中考虑粘结滑
学分析（流体渗透/应力耦合分析）及压电介质分析。 凝土之间的接触性能。 建模时将钢筋和混凝土节点
图 1 给出了 ABAQUS 程序的启动界面［1］。
用 3 个 Spring2 弹簧单元连接起来，以模拟钢筋和混
凝土节点在三维空间中 3 个方向的接触性能。 垂直
3 ABAQUS 在建筑结构构件中的应用
于钢筋方向的 2 个弹簧单元用来模拟周围混凝土对
Abstract：Application of ABAQUS software in analysis of building structure member and joint was introduced in this paper，including R.C. member，steel and concrete composite members，R.C. shear-wall，concrete filled steel tube joint and complicated cast-steel joint. The method and conclusions mentioned in this paper may be referred for craft brothers.
模型较为常用。 以下主要介绍 ABAQUS 在钢筋混凝 土构件的受力性能。
土构件及一些新型组合结构构件分析中的应用。
3.2 钢-混凝土组合构件
3.1 钢筋混凝土构件（预应力钢筋混凝土）
⑴ 钢管混凝土
在钢筋混凝土构件的有限元分析模型中，有必要
钢管混凝土由于钢管和混凝土两种材料之间的
考虑钢筋与混凝土之间的粘结滑移关系，采用 ABA- 相互作用，具有承载力高、塑性和韧性好、施工方便、
同时复杂铸钢节点是近年来随着大跨空间桁架结构体系发展起来的一种新型的结构节点形式具有受力明确直接承载力大减小了节点板节点球的次应力对结构内力的影响可在工厂内整体浇铸具有良好的适应性因其优越的性能在国外已经广泛应用于大跨空间桁架钢结构中的重要节点在国内也在逐步推广应用如广州会展中心世界大学生运动会游泳馆和广东惠阳体育会展中心等大跨空间结构铸钢节点受力分析也是设计人员关注的重要问题
图 9 给出了典型的环梁节点有限元模型和计算 获得的竖向荷载-梁端竖向位移全过程关系曲线。 加载方式是先在钢管混凝土柱施加轴压力，采用力 的加载，然后在 4 根框架梁端施加相同的竖向力（采 用位移加载模式）直至破坏。 图 9b 的曲线从钢管混 凝土施加完轴力后开始记录，竖向荷载是指包括柱 的竖向轴力和 4 个梁端竖向力之和，即柱的轴力。 4.2 复杂铸钢节点及柱脚
2 ABAQUS 软件介绍
ABAQUS 是 一 套 功 能 强 大 的 工 程 模 拟 有 限 元
软件， 其解决问题的范围从相对简单的线性分析到
许多复杂的非线性问题。 ABAQUS 包括一个丰富的、
可模拟任意几何形状的单元库， 并拥有各种类型的
材料模型库，可
模拟典型工程
材料的性能。作
为通用的模拟
工 具 ，ABAQUS
钢筋的握裹力，可以将弹簧刚度取为一个大数。 图 2
建筑结构中大量使用钢板（钢筋）和混凝土，为 给出了典型的钢筋混凝土梁荷载-变形关系计算曲
了进行建筑结构（构件）的弹塑性性能研究与分析， 线与实验曲线的比较。
必须首先确定钢材（或钢筋）和混凝土材料在单调荷
当梁的跨度或荷载较大时，其变形和裂缝宽度可
载及往复荷载作用下的本构关系模型，对于钢筋和 能无法满足正常使用要求，工程实践中经常采用预应
訳 分析模型
8
訴 裂缝分布
訵 变形云图
图 8 典型钢筋混凝土剪力墙的分析结果
訶 钢筋应力分布
2009 年 9 月 第 9 期
尧国皇等： ABAQUS 软件在建筑结构构件和节点分析中的应用
SEP 2009 No．9
4 ABAQUS 在建筑结构节点中的应用
众所周之，节点和柱脚是结构受力的关键部位， 但往往现行设计规范又没有节点和复杂柱脚受力的 验算方法，因此采用有限元软件对节点和复杂柱脚 进行弹塑性分析十分必要。 4.1 钢管混凝土环梁节点
6
中的应用，具体包括钢筋混凝土构件、新型钢管混凝 土组合构件、钢筋混凝土剪力墙、钢管混凝土梁柱节 点以及复杂的铸钢节点、柱脚等分析实例，本文的目 的不是具体描述有限元的分析过程， 而是介绍一些 分析实例，期望为有关设计人员提供参考。
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2009 年 9 月 第 9 期
广东土木与建筑
SEP 2009 No．9
訳 线性弹簧单元
訴 破坏时混凝土 Mises 应力
訵 型钢和钢筋 Mises 应力
訶 构件塑性应变
图 5 典型型钢混凝土梁模型和应力、应变分布
混凝土浇注前，空腹钢箱 具有比普通钢骨更大的
箱形钢骨
3.3 钢筋混凝土剪力墙 钢筋混凝土剪力墙是一种广泛应用于建筑结构
面开展、抗弯刚度大、自重轻和防火性能好等特点，
也适用作海洋平台支架柱和桥墩，因此这 类构件具有很好的工程应用前景。 采用 以上的有限元处理技术， 同样可以采用
扭 矩 （kN·m ） 12
9
实测曲线 计算曲线
扭 矩 （kN·m ） 20
15
实测曲线 计算曲线
ABAQUS 软件对空腹箱形钢骨混凝土构 6
摘 要：介绍大型通用有限元软件 ABAQUS 在建筑结构构件和节点分析中的应用，具体包括钢筋混凝土构件、新型钢管混 凝土组合构件、钢筋混凝土剪力墙、钢管混凝土梁柱节点以及复杂的铸钢节点、柱脚等分析实例，可为相关工程设计提供参考。
关键词：构件； 节点； 有限元分析
Application of ABAQUS Software in Analysis of Building Structure Member and Joint
e （104με）
1
2
3
4
0
1
2
3
4
訳
訴
钢 管 混 凝 土 在 轴 心 受 力 下 的 计 算 曲 线 和 实 验 曲 线 比 较 ［3］
耐火性能较好和经济效果好等优点， 因而越来 越广泛应用于各类工程实践， 已取得良好的经 济效益和建筑效果。 模拟钢管混凝土构件的关 键问题在于确定合理的材料本构关系以及处 理钢管与混凝土之间的界面接触 。 ［2～3］ 图 3 给 出了典型的钢管混凝土在轴心受力下的计算 曲线和实验曲线比较情况； 图 4 给出了典型的 圆钢管混凝土构件在纯扭受力状态下的截面剪 应力分布情况。
钢板，一般采用理想弹塑性的材料模型。 对于混凝土 力钢筋混凝土梁。 ABAQUS 通用有限元软件中，常用
材料，软件提供了混凝土塑性断裂模型、混凝土弥散 的有限元模拟方法有：降温法、初始应力法以及 re-
裂缝模型和混凝土塑性损伤模型［1］，而后两种混凝土 bar 施加初始应力法，可较好地模拟预应力钢筋混凝
对于大跨空间结构，上部屋盖为钢结构，下部通 常为混凝土结构体系。 为了将上部钢结构荷载安全 传递到混凝土结构中（混凝土柱及剪力墙），设计中 采用了可靠的节点支座，某大跨空间结构复杂柱脚 的三维模型如图 10。 由于柱脚节点荷载较大且是受
力复杂的关键部位， 其可靠设计直接关系到整个结 构的安全。 然而目前还没有对这种铸钢节点和下部 复杂构造的混凝土承台的力学性能分析和承载力校 核有明确的依据，为了确保结构的安全可靠，采用通 用有限元软件 ABAQUS 对该柱脚进行有限元分析。 对于这类复杂的三维实体模型，直接采用 ABAQUS 软件建模效率较低，故通常采用 AutoCAD 软件来进 行实体建模，该复杂柱脚的分析结果（图略）对指导 和完善结构设计起到了很好的作用。
Yao Guohuang1 Chen Yiyan1 Sun Zhanqi2 Lin Song1 Li Xiuwen1
（1、Shenzhen Municipal Design & Research Institute Co.，Ltd. Shenzhen 518029，China； 2、Shenzhen Dazheng Construction Project Consultant Company Shenzhen 518029，China）
平面外刚度，施工时减少
钢筋混凝土 中的抗侧力构件， 对剪力墙的弹塑性性能的研究对
支撑， 加快施工速度，且
剪力墙结构性能的理解有十分重要的意义， 并有利
钢箱内部中空，有利于管
于对剪力墙在中震、大震下的工作性能的把握，对结
道和线路预埋。同时空腹 图 6 空腹箱形钢骨
箱形钢骨混凝土具有截
混凝土典型截面
构性能化设计是一个很好手段。 图 8 给出了典型钢 筋混凝土剪力墙的分析结果。
该节点是在钢管周圈贴焊 1 道（或 2 道）钢筋作 为抗剪环，环梁通过抗剪环将框架梁端剪力传递到 钢管；现浇 RC 环梁围绕钢管，与钢管紧密箍抱，框 架梁的纵向钢筋锚固在环梁内，借助环梁将弯矩传 递给钢管。环梁节点的钢管内无加劲环及穿心构件， 不影响钢管内混凝土浇注； 环梁钢筋笼无方向性， 在地面绑扎后吊装,高空就位方便，现场除钢管接长 无焊接工作量。 笔者曾参与设计的深圳卓越皇岗世 纪中心项目就部分采用了这种节点型式，但没有现 成的承载力验算方法，同样选择了 ABAQUS 软件对 其 进 行 有 限 元 分 析 ［4］，其 结 果 对 结 构 施 工 图 设 计 提 供了技术保障。
第9期 2009 年 9 月
广东土木与建筑 GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING
No．9 SEP 2009
ABAQUS 软件在建筑结构构件和节点分析中的应用
尧国皇 1 陈宜言 1 孙占琦 2 林 松 1 李秀文 1
（1、深圳市市政设计研究院有限公司 深圳 518029； 2、深圳市大正建设工程咨询有限公司 深圳 518029）
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件进行弹塑性性能分析， 并取得较好的 分析效果。 这类典型纯扭构件计算曲线与 实验曲线的对比如图 7，可见计算结果与 实验结果基本吻合。
3 0
图7
5
扭转角（rad m）
扭转角（rad m）
0.04
0.08
0.12
0.16
0
0.04
0.08
0.12
0.16
訳
訴
典型空腹箱形钢骨混凝土纯扭构件计算曲线和实验曲线比较
Keywords：member； joint； finite element analysis
1 前言
近年来随着越来越多的复杂建筑结构的出现， 结构（构件）弹塑性分析也显得越来越重要，因其是 对传统计算方法的一个很好的补充，原因在于：结构 弹塑性分析能够提供其非线性反应的真实情况，它 在计算模型中直接引入混凝土和钢的材料本构关 系，考虑或模拟混凝土和钢材界面的力学行为，同时 能够提供大量的结构反应信息，如应力、应变、反力、 位移、能量等，全方位地跟踪结构受荷后变形、开裂、 破坏全过程，因此对结构设计具有重要意义。 同时， 复杂铸钢节点是近年来随着大跨空间桁架结构体系 发展起来的一种新型的结构节点形式，具有受力明 确、直接、承载力大，减小了节点板、节点球的次应力 对结构内力的影响，可在工厂内整体浇铸，具有良好 的适应性，因其优越的性能，在国外已经广泛应用于 大跨空间桁架钢结构中的重要节点，在国内也在逐 步推广应用，如广州会展中心、世界大学生运动会游 泳馆和广东惠阳体育会展中心等大跨空间结构，铸 钢节点受力分析也是设计人员关注的重要问题。
P（kN） 140
P（kN） 140
105
70 P
35
实验
105
实验
计算
70
计算
P
35
U（mm）
U（mm）
0
10
20
30
40
0
10
20
30
40
訳
訴
图 2 钢筋混凝土梁荷载 N-跨中挠度 f 曲线
N N0
N N0
1.6
1.6
实测曲线
实测曲线
1.2
有限元法
1.2
有限元法
0.8
0.8
0.4 0
图3
0.4
e （104με）
移的方法与分析钢筋混凝土相同，这里就不再
重复。 图 5 为典型型钢混凝土梁的有限元模型
和破坏时应力、应变分布。
⑶ 空腹箱形钢骨混凝土
空腹箱形钢骨混凝土（典型截面如图 6）与
訳 钢管
訴 混凝土
普通的钢骨混凝土梁相比，能够获得更高的强
图 4 圆钢管混凝土在纯扭受力状态下的截面剪应力分布［3］
度和重量比，当用作逆作法水平支撑构件时，在
除了能解决大
量结构 （应力
位移） 问题外，
还可以模拟其
他工程领域的 许多问题，例如
图 1 ABAQUS 程序界面
2009 年 9 月 第 9 期
尧国皇等： ABAQUS 软件在建筑结构构件和节点分析中的应用
SEP 2009 No．9
热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力 QUS 软件提供的弹簧单元 Spring2 来模拟钢筋与混
笔者曾采用 ABAQUS 软件对钢管混凝土 构件在复杂受力状态下的工作机理进行了较 深入的研究，取得较好的效果［3］。
⑵ 型钢混凝土 型钢混凝土具有强度高、耐火性能好以及 抗震性能优于混凝土结构等优点，在实际工程 中应用也较多。 在对型钢混凝土进行有限元模 拟，要考虑型钢和混凝土之间以及钢筋与混凝
土之间的粘结滑移，有限元模型中考虑粘结滑
学分析（流体渗透/应力耦合分析）及压电介质分析。 凝土之间的接触性能。 建模时将钢筋和混凝土节点
图 1 给出了 ABAQUS 程序的启动界面［1］。
用 3 个 Spring2 弹簧单元连接起来，以模拟钢筋和混
凝土节点在三维空间中 3 个方向的接触性能。 垂直
3 ABAQUS 在建筑结构构件中的应用
于钢筋方向的 2 个弹簧单元用来模拟周围混凝土对
Abstract：Application of ABAQUS software in analysis of building structure member and joint was introduced in this paper，including R.C. member，steel and concrete composite members，R.C. shear-wall，concrete filled steel tube joint and complicated cast-steel joint. The method and conclusions mentioned in this paper may be referred for craft brothers.
模型较为常用。 以下主要介绍 ABAQUS 在钢筋混凝 土构件的受力性能。
土构件及一些新型组合结构构件分析中的应用。
3.2 钢-混凝土组合构件
3.1 钢筋混凝土构件（预应力钢筋混凝土）
⑴ 钢管混凝土
在钢筋混凝土构件的有限元分析模型中，有必要
钢管混凝土由于钢管和混凝土两种材料之间的
考虑钢筋与混凝土之间的粘结滑移关系，采用 ABA- 相互作用，具有承载力高、塑性和韧性好、施工方便、
同时复杂铸钢节点是近年来随着大跨空间桁架结构体系发展起来的一种新型的结构节点形式具有受力明确直接承载力大减小了节点板节点球的次应力对结构内力的影响可在工厂内整体浇铸具有良好的适应性因其优越的性能在国外已经广泛应用于大跨空间桁架钢结构中的重要节点在国内也在逐步推广应用如广州会展中心世界大学生运动会游泳馆和广东惠阳体育会展中心等大跨空间结构铸钢节点受力分析也是设计人员关注的重要问题
图 9 给出了典型的环梁节点有限元模型和计算 获得的竖向荷载-梁端竖向位移全过程关系曲线。 加载方式是先在钢管混凝土柱施加轴压力，采用力 的加载，然后在 4 根框架梁端施加相同的竖向力（采 用位移加载模式）直至破坏。 图 9b 的曲线从钢管混 凝土施加完轴力后开始记录，竖向荷载是指包括柱 的竖向轴力和 4 个梁端竖向力之和，即柱的轴力。 4.2 复杂铸钢节点及柱脚
2 ABAQUS 软件介绍
ABAQUS 是 一 套 功 能 强 大 的 工 程 模 拟 有 限 元
软件， 其解决问题的范围从相对简单的线性分析到
许多复杂的非线性问题。 ABAQUS 包括一个丰富的、
可模拟任意几何形状的单元库， 并拥有各种类型的
材料模型库，可
模拟典型工程
材料的性能。作
为通用的模拟
工 具 ，ABAQUS
钢筋的握裹力，可以将弹簧刚度取为一个大数。 图 2
建筑结构中大量使用钢板（钢筋）和混凝土，为 给出了典型的钢筋混凝土梁荷载-变形关系计算曲
了进行建筑结构（构件）的弹塑性性能研究与分析， 线与实验曲线的比较。
必须首先确定钢材（或钢筋）和混凝土材料在单调荷
当梁的跨度或荷载较大时，其变形和裂缝宽度可
载及往复荷载作用下的本构关系模型，对于钢筋和 能无法满足正常使用要求，工程实践中经常采用预应
訳 分析模型
8
訴 裂缝分布
訵 变形云图
图 8 典型钢筋混凝土剪力墙的分析结果
訶 钢筋应力分布
2009 年 9 月 第 9 期
尧国皇等： ABAQUS 软件在建筑结构构件和节点分析中的应用
SEP 2009 No．9
4 ABAQUS 在建筑结构节点中的应用
众所周之，节点和柱脚是结构受力的关键部位， 但往往现行设计规范又没有节点和复杂柱脚受力的 验算方法，因此采用有限元软件对节点和复杂柱脚 进行弹塑性分析十分必要。 4.1 钢管混凝土环梁节点