引言
在目前的高層建筑連肢墻體系中，連梁大多采用的是鋼筋混凝土材料。通過連梁，地震力可以在相鄰兩片墻肢間進行傳遞，在反復塑性變形下，為了減小連梁強度、剛度以及耗能能力的退化，對連梁提出了很高的構造要求，例如梁中的鋼筋必須在墻肢內保證足夠的錨固長度，加密箍筋約束以防止主要受力鋼筋屈曲等。
借鑒了偏心支撐鋼框架的相關成果，用鋼連梁代替鋼筋混凝土連梁，形成混合連肢墻體系，可以大幅提高耗能梁段的延性和耗能特性。混合連肢墻體系優點突出，不僅造價低、承載能力高、剛度大，而且延性好、耗能能力強。
早在上世紀九十年代末，美國和加拿大就在美日合作研究計劃和美國國家科學基金的資助下，對混合連肢墻進行了不同形式的研究^[1]。型鋼邊緣構件-鋼連梁焊接型（圖1），是一種值得深入研究和推廣的混合連肢墻連接構造形式，具有構造簡單剛度、延性和耗能能力好的特點。當鋼梁端部按彎曲屈服設計時，梁端滯回曲線飽滿且強度降低很小^[2]，是一種經濟高效的新型高層抗震結構體系，但目前國內外對此類連接節點研究很少。因此，對這種新型抗震結構體系性能的研究，具有重要的理論和工程意義。本文采用通用有限元軟件ABAQUS，建立彎曲屈服型的鋼連梁混合連肢墻的有限元模型，為該類型組合節點的受力性能分析提供依據，對該類型節點的滯回性能進行探討。

1有限元計算模型
1.1單元選取
混合連肢墻一般由鋼連梁、型鋼邊緣構件和鋼筋混凝土剪力墻組成，典型形式如圖2所示。其中鋼連梁和型鋼邊緣構件部分一般采用H型鋼，在ABAQUS中采用四節點縮減積分殼單元模擬。混凝土剪力墻采用空間3維縮減積分實體單元。剪力墻內鋼筋采用3維桁架單元。有限元計算模型的邊界條件和典型試驗中的基本相同。在剪力墻上下設置剛性梁，用于施加荷載和約束條件。

1. 2材料本構模型
1．2．1 鋼材本構模型采用Hajjar^[3]提出的考慮屈服強化的本構模型，泊松比取0.3。采用Von Mises屈服準則、相關流動準則以及隨動強化準則。
1．2．2鋼筋混凝土是一種易碎材料，在拉壓方向上有不同的力學性質,本文對其采用ABAQUS中提供的混凝土彈塑性斷裂一損傷模型。其將損傷指標引入混凝土模型，對混凝土的剛度矩陣加以折減，模擬混凝土的卸載剛度隨損傷增加而降低的特點。計算過程中，ABAOUS將自動根據當前的壓應力和受壓損傷值來計算考慮損傷后的受拉、壓塑性應變，進而確定有效拉、壓應力。
1．2．3樓板內鋼筋采用3維桁架單元模擬，泊松比取0.3。
2施加邊界條件及荷載
本文利用有限元分析主要是模擬循環荷載作用下的彈塑性分析，研究在往復荷載作用下彎曲型混合連肢墻節點部位的滯回性能，獲得往復荷載對此類型節點性能的影響。
模型底面各自由度均被限制為零，認為是固定端；頂面沿X軸方向水平自由度限制為零。通過在模型中剪力墻頂面施加分布面力來模擬重力荷載的持續作用。連梁端面施加的豎向位移荷載作用在設置在梁端的剛性墊塊上，使某時刻梁端各節點上的位移荷載均保持相同。
本文將對按照彎曲設計的型鋼邊緣構件-鋼連梁焊接型的混合連肢墻節點在循環荷載下的滯回性能做出研究。考慮墻體軸力和鋼材屈服強度對節點性能的影響以及各參數對性能影響的重要性。
分析通過建立4個模型WQ-1，WQ-2，WQ-2和WQ-4進行研究，其中WQ-1，WQ-2，WQ-3考慮了軸壓比的因素：WQ-1，WQ-4考慮了鋼材屈服強度的影響，各模型信息見表1。

試件	連梁翼緣	連梁腹板	軸壓比	鋼材
WQ-1	130×16	318×8	0.2	Q345
WQ-2	130×16	318×8	0.4	Q345
WQ-3	130×16	318×8	0.6	Q345
WQ-4	130×16	318×8	0.2	Q235

表1模型信息表
3 節點滯回性能分析
3. 1結構或構件在反復荷載作用下得到的力一變形曲線叫做滯回曲線^[4]，在反復交變荷載作用下每經過一個循環，結構加荷時先吸收能量，卸載時釋放能量，二者是不相等的，二者之差為構件在一個循環內的“耗失能量”，即一個滯回環內所包含的面積。因此，滯回環的形狀和大小直接反映出結構的耗能能力，面積越大，耗能越多。
滯回曲線是結構或構件在荷載循環往復作用下得到的荷載一變形曲線，滯回曲線能夠反映出節點剛度退化、強度衰減、耗能能力及延性性能等特性。它是結構抗震性能的綜合體現。
3. 2軸壓比的影響分析
圖3為模型WQ-1在循環荷載作用下滯回曲線圖。由圖可見所建模型的滯回曲線飽滿穩定，是一種較為標準的紡錘形，說明所建節點模型具有出色的耗能能力，在循環荷載作用下性能穩定，剛度和強度沒有明顯劣化現象。

   圖4是模型WQ-2在軸壓比0.4作用下分析所得的滯回曲線。整個圖形與模型WQ-1的滯回曲線相差不大，也呈現出飽滿的紡錘形。說明模型在軸壓比0.4的情況下，耗能性能幾乎沒有下降，剛度和強度也較穩定。

當軸壓比加大到0.6時，模型的滯回曲線如圖5所示。經分析比較，與模型WQ-1和WQ-2相比，模型WQ-3的滯回曲線仍然飽滿穩定，強度、剛度和耗能性能略有下降，但不顯著。

綜上所述，分析比較在不同軸壓比影響下3個模型的滯回曲線，所建模型分別在軸壓比為0.2、0.4和0.6時，得出的滯回曲線形狀飽滿，強度和剛度性能穩定。當軸壓比較小時，曲線變化不大。當軸壓比為0.6時，模型強度和剛度略有降低。因此可以得出，彎曲型混合連肢墻節點滯回性能優良，具有很好的抗震耗能性能。軸壓比對彎曲型混合連肢墻節點的滯回性能影響很小，這也為該類型節點在高層建筑結構體系中的應用和推廣提供了參考依據。
3. 2 鋼材強度的影響分析
模型WQ-4的滯回曲線如圖6所示，在循環荷載作用下性能比較穩定，剛度和強度都沒有明顯的劣化現象，整個曲線飽滿穩定。與模型WQ-1曲線（圖3）相比，WQ-4的滯回性能變化不明顯，但塑形變形能力稍有提高，說明鋼材強度的提高降低了結構的延性，因此在設計彎曲型混合連肢墻節點時不宜采用過高強度的鋼材。

4 結論
利用ABAQUS建立彎曲型混合連肢墻非線性有限元計算模型，考慮軸壓比和鋼材強度影響進行比較。根據結果進行此類節點滯回性能分析，得到如下結論：
1. 按彎曲屈服設計的混合連肢墻節點，在反復荷載下使梁端形成塑性鉸區，所得滯回曲線飽滿穩定，具有較好的強度，延性特征。因此，所建節點模型具有出色的耗能能力，是一種抗震性能非常優良的體系，有著廣闊應用前景。
2. 所建彎曲型混合連肢墻節點模型分別在軸壓比0.2、0.4和0.6作用下，滯回性能變化不顯著，強度，剛度和延性性能穩定，沒有出現明顯劣化現象。因此彎曲型混合連肢墻體系在高層建筑結構中具有研究應用價值。
 3． 鋼材強度的變化對彎曲型混合連肢墻節點的滯回性能影響不明顯，但強度的增加減弱了結構的塑性變形能力，因此結構中鋼材強度不宜過高。
 
參考文獻：
[1] Mohamed Hassan and Sherif EI-Tawil. Inelastic Dynamic Behavior of Hybrid Coupled Walls. Journal of Structural Engineering, 2004, 130(2), pp. 285-296.
[2] Isao Nishiyama Subhash C. Goel Hiroyuki Yamanouchi. U.S.-Japan Cooperative Earthquake Research Program Phase 5 - Composite and Hybrid Structures. Department of Civil and Environmental Engineering, the University of Michigan College of Engineering, Dec, 1998.
[3]HAJJAR J F，LEON R T，GUSTAFSON M A，eta1．Seismic response of composite moment-resistingconnections ii：behavior[J]．Journal of Structural
Engineering。1998，124(8)：877—885．
[4]呂西林，金國芳，吳曉涵.鋼筋混凝土結構非線性有限元理論與應用 上海:同濟大學出版社，2002:184一185