河北建筑工程学院土木工程学院 河北省张家口市 075000
摘要：在建筑工程领域中，Abaqus凭借其广泛适用的模拟仿真性能以及其庞大的求解功能，是目前常用有限元分析软件中较为强大的一款有限元分析软件之一。Abaqus在建筑领域的应用主要集中在大震弹塑性时程分析上。除此之外，在钢结构的连接节点的计算和设计当中，Abaqus也扮演了重要角色。实际上，Ababqus凭借其丰富的单元库、强大的材料模型库，可以在建筑结构设计领域找到更好的用途。基于abaqus的钢结构抗震研究和钢结构梁柱复杂节点设计是较为重要的应用。希望这些工作能够抛砖引玉，使Abaqus更好地服务于建筑结构的研究和设计工作。
关键词：钢结构；有限元；Abaqus；结构设计
0 引言
在建筑工程领域中，Abaqus作为现如今最为常用的建筑结构分析软件之一，Abaqus具有的庞大的结构计算能力和其广泛的建筑工程结构模拟功能，该软件内富含有不同种类的模型单元，多选的材料属性和截面选择功能，严格的分析过程。使得用户在运用Abaqus时无论是分析一个简单的线性问题，还是分析复杂结构在罕遇地震作用下结构进入非线性状态组合问题，运用Abaqus仿真分析都会的到令人满意的结果。
相对于其他设计分析软件所不擅长的大震弹塑性分析、应力及应变分析和在钢结构节点中的应用分析研究，该软件十分适用建筑结构领域的应用。与其它相对传统的仿真软件而言，Abaqus的一个优势之一是将其应用于建筑结构设计，尤其对于钢结构设计而言，为了满足这一点要求，需要在Abaqus中创建出与结构设计相应的诸多概念[3]，如截面选型、材料的选择、荷载组合以及按设计规范设置些许与标准有关的概念（如荷载的极限状态、长细比、计算长度系数等）。
Abaqus中进行结构设计具有一定的优势，随着国家经济的日益增长、技术手段的提升和人们的审美观念变化，各种复杂的建筑形状日益增多，在分析研究时往往不能使用传统的平面作图，其结构外形呈现多元化，结构空间布置走向扭曲复杂。该软件丰富的建造模型的功能按键，基本上能够满足现实生活中所有形状各异的物体，其简洁便利的操作界面对于用户而言十分友好。
Abaqus的另外一个优势是计算结构更为严谨、精准。Abaqus软件中的有限元网格划分，相对于其它软件而言，对于提高模型的结构计算的精度帮助极大，于此同时，该软件种的网格划分可根据用户需求可设置诸多的参数控制，一定程度上，可以帮助设计人员方便快捷的完成复杂结构的布置。
1 Abaqus应用于考虑累积损伤的钢结构楼层地震损伤
房屋建筑钢结构在大地震作用下，结构会进入非线性状态。结构损伤耗能机制控制是确定结构累积耗能分布和实现基于能量抗震设计的关键。在白润山、华书建等人[4]的研究中，为了合理评估钢结构框架在地震作用的累计损失，利用Abaqus建立在不同地震波下的不同楼层的钢结构楼层模型，如图1所示：
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图1 楼层模型图示
在后处理过程中分析了钢结构的累积塑性应变。并且利用Python对累积损伤数据进行提取。该研究基于变形和耗能的双参数损伤模型能更好地反应结构损伤程度的变化，为以后结构损伤的评估研究提供了新的方向。
2 Abaqus应用于钢结构节点中的应用分析
Abaqus软件拥有丰富的、可模拟任意几何形状的单元库可以创建复杂多样的钢结构节点构件模型，完全适用于钢结构节点的应用分析。刘习超[2]在文章中将abaqus运用于分析H型钢钢梁与箱型截面钢柱刚性连接节点有限元模拟和H型钢梯柱与H型钢梁刚性连接节点有限元模拟。文章意在通过在钢结构节点有无合理设置加劲板，对照两个模型进行比较，运用Abaqus进行前处理的建模、施加荷载以及网格划分后进行结构运算得出钢结构节点的应力云纹图，通过一组对照实验的观察可知道在钢结构节点合理地设置加劲板，能够使钢结构的受力更为合理，减少了因钢结构的局部应力集中而造成的构件的屈曲破坏，最终保证了结构的安全和可靠。
3 Abaqus应用于装配式框架结构新型梁柱节点研究
在现如今的建筑结构的发展过程中，装配式无疑是建筑领域发展的一个好的方向，预制装配式结构生产效率高，施工工期短，对环境友好，节约成本的优点受到建筑行业的欢迎，近年来对于装配式的研究也逐渐增多，对于装配式研究运用Abaqus也非常广泛。常雪和王宁[5]在文章中研究一种装配式框架结构新型梁柱节点的抗震性能，在该分析当中，采用非线性有限元软件Abauqs建立一组对照模型，分别为装配式新型梁柱节点模型和与之对应的现浇混凝土对比模型，文章指出两种模型除了构件连接节点的形式不相同除外，模型的尺寸大小、所用材料、荷载施加的大小和位置均相同。文章模型采用的材料本构关系图如下所示：
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图2 混凝土单轴受压应力-应变曲线 图3 钢材应力应变关系曲线
常雪和王宁[5]为了提高计算精度，模型单元的选择至关重要，该文章模型采用三维实体单元并且选用100mm网格尺寸。合适的网格决定着计算时间以及精度。计算结果得出的mises应力图（图4）与塑性损伤图（图5）如下所示：
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图4 节点Mises应力云图
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图5 节点受压损伤云图
常雪和王宁[5]在文章中的分析得出了装配式新型节点与现浇节点有相似的破坏机理和破坏形态，且拥有相似得耗能能力，结果显示装配式新型梁柱节点的承载能力明显要强于现浇节点，由此可说明该种装配式新型梁柱节点的抗震承载能力要优于现浇节点。
4 结论
随着建筑行业的发展和计算机的仿真技术日益提高，有限元仿真技术的应用越来越受到建筑领域的关注与探索，Abaqus凭借其强大的适用性，作为建筑行业最先进的大型通用型有限元软件之一，广泛应用于建筑行业，并且在建筑领域发挥着巨大的作用。Abaqus功能十分全能，该软件还有不少功能值得去挖掘的潜力，相信在以后的建筑领域研究中也能发挥重要的作用。
参考文献：
[1] 陆新征．建筑抗震弹塑性分析[M]．北京：中国建筑工业出版社，2009：105—107．
[2] 刘习超.Abaqus在刚节点中的应用分析[J].铁道勘与设计，2013（1）.
[3] 叶列平.缪志伟.建筑结构基于能量抗震设计方法研究[J].工程力学，2014.16（4）.
[4] 白润山.华书建.考虑累积损伤的钢结构楼层地震损伤因子计算的Python语言实现[A]；2020.
[5]常雪.王宁.基于ABAQUS的预制装配式框架结构型梁柱节点研究[J].青海大学学报，2020.8.