內(nèi)埋型鋼混凝土墻與鋼梁連接節(jié)點(diǎn)有限元分析

從型鋼混凝土本構(gòu)關(guān)系入手引入接觸面粘結(jié)滑移機(jī)制,討論了在ansys模型中引入接觸面粘結(jié)滑移機(jī)制模擬型鋼混凝土柱的基本理論和具體方法.通過有限元模擬結(jié)果與已有文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果地對比分析,驗(yàn)證了本研究所采用的ansys模型模擬型鋼混凝土柱進(jìn)行承壓性能分析的可靠性和準(zhǔn)確性.對影響型鋼混凝土柱承壓性能的三個(gè)因素(配筋率、混凝土強(qiáng)度、含鋼率)進(jìn)行了有限元模擬分析,得出了各因素對剛度、延性和承載力三方面的影響規(guī)律.研究表明:混凝土強(qiáng)度變化對構(gòu)件剛度有所影響;在一定范圍內(nèi),含鋼率的增加可以有效提高構(gòu)件的承載力;混凝土強(qiáng)度和配筋率的提高對改善構(gòu)件延性有利.結(jié)論對型鋼混凝土承壓柱的工程應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義.

本文主要圍繞矩形鋼管混凝土柱與鋼梁連接節(jié)點(diǎn)的非線性有限元分析展開,采用有限元分析軟件ansys,初步解決了該種類型節(jié)點(diǎn)有限元分析的關(guān)鍵問題。計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對比表明,本文采用的分析方法,可以比較準(zhǔn)確地預(yù)測低周反復(fù)荷載作用下矩形鋼管混凝土柱與鋼梁連接節(jié)點(diǎn)的滯回特征,可用于類似結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析及其受力機(jī)理的探討。

預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土梁有限元數(shù)值分析_趙小芹

為研究配槽鋼骨架型鋼混凝土梁的受扭性能,采用有限元分析方法對8個(gè)配槽鋼骨架的型鋼混凝土梁在純扭作用下的受力情況進(jìn)行了研究,并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比,二者符合較好。進(jìn)而探討了不同因素對型鋼混凝土梁受扭承載力的影響。結(jié)果表明,試件受扭承載力隨著混凝土強(qiáng)度的提高而提高,隨著箍筋間距的增大而降低,隨著綴條間距的增大而降低。

http://www.***.*** -1- 鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)有限元分析 林明森 武漢理工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，湖北武漢(430070) e-mail：lms1683@163.com 摘要：對規(guī)范推薦的鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)進(jìn)行力學(xué)性能研究，在試驗(yàn)的背景下，利用 有限元分析軟件ansys9.0建模，在同時(shí)考慮幾何非線性和材料非線性下進(jìn)行有限元分析， 對比試驗(yàn)與有限元分析結(jié)果，比較模型分析截面尺寸、梁柱線剛度比、軸壓比等因素對節(jié)點(diǎn) 剛度的影響。對模型的適用性進(jìn)行評價(jià)，并對此節(jié)點(diǎn)的適用性及構(gòu)造提出改進(jìn)意見。 關(guān)鍵詞：鋼管混凝土，梁柱節(jié)點(diǎn)，有限元分析，節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能 中圖分類號：tu398+.9 0.引言 近年來，隨著高層建筑的迅速發(fā)展，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在高層建筑中應(yīng)用越來越廣泛，鋼 管混凝土結(jié)構(gòu)組合形式即彌補(bǔ)鋼材和混凝土各自的缺點(diǎn)，又

通過有限元軟件ansys對設(shè)有雙t加勁板連接件的方鋼管混凝土柱—鋼梁節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了空間非線性分析,研究節(jié)點(diǎn)區(qū)在單調(diào)荷載和低周反復(fù)荷載作用下的受力機(jī)理,指出方鋼管混凝土柱—鋼梁節(jié)點(diǎn)具有優(yōu)良的延性及耗能能力,且加勁板的設(shè)置有效地降低了節(jié)點(diǎn)區(qū)的應(yīng)力集中。

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加強(qiáng)環(huán)式鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)在工程中通常被當(dāng)作剛性節(jié)點(diǎn)。但實(shí)際上,完全的剛性連接是不存在的,該節(jié)點(diǎn)的梁柱連接剛度介于剛接與鉸接之間。為了獲得完整準(zhǔn)確的節(jié)點(diǎn)連接剛度信息,主要運(yùn)用有限元工具并加以試驗(yàn)驗(yàn)證,探求影響梁柱連接剛度的各要素以及這些要素對連接剛度的影響程度。首先,利用有限元分析軟件ansys建立加強(qiáng)環(huán)式鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)的有限元模型,并以試驗(yàn)驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性;然后,在經(jīng)過試驗(yàn)校核的有限元節(jié)點(diǎn)模型基礎(chǔ)上,作一系列改變節(jié)點(diǎn)域各個(gè)參數(shù)的分析,從而確定影響梁柱連接剛度的重要因素;最后,利用matlab將有限元數(shù)據(jù)擬合成描述該節(jié)點(diǎn)梁柱連接剛度通用的m—θ公式。

針對方鋼管混凝土柱與鋼梁連接方式問題,研究隔板貫穿式翼緣加楔形板剛接節(jié)點(diǎn)變形性能,建立3d有限元模型,鋼材采用von-mises屈服條件和三線性隨動(dòng)強(qiáng)化本構(gòu),混凝土采用彈塑性本構(gòu),基于非線性有限元模擬研究低周反復(fù)荷載作用下模型節(jié)點(diǎn)的滯回耗能性能,對節(jié)點(diǎn)抗震性能基本指標(biāo)進(jìn)行比較分析,節(jié)點(diǎn)有限元分析結(jié)果可為設(shè)計(jì)提供一些參考.

對內(nèi)隔板式方鋼管混凝土柱-鋼梁栓焊連接節(jié)點(diǎn)提出了三種新型的梁端削弱方式,應(yīng)用通用程序ansys對其進(jìn)行三維非線性有限元分析,將計(jì)算結(jié)果與無削弱節(jié)點(diǎn)、狗骨式節(jié)點(diǎn)的分析結(jié)果進(jìn)行對比。研究結(jié)果表明:翼緣開孔和翼緣腹板同時(shí)開孔的削弱方式能使梁端塑性鉸明顯外移,防止連接節(jié)點(diǎn)脆性破壞,可供實(shí)際工程設(shè)計(jì)參考。

為了研究用于混凝土墻體與鋼梁之間鉸接連接的穿筋預(yù)埋件性能,根據(jù)實(shí)際受力情況,采用4個(gè)大尺寸試件,分別對預(yù)埋件在無軸拉力和有軸拉力的情況下進(jìn)行了受單向彎剪作用和反復(fù)循環(huán)彎剪作用的試驗(yàn),討論了預(yù)埋件的受力變形過程與特點(diǎn)、破壞機(jī)理、極限承載力等,并對該類預(yù)埋件的設(shè)計(jì)提出了建議.

對再生碎磚混凝土墻梁進(jìn)行了有限元數(shù)值模擬,并與試驗(yàn)結(jié)果對比,同時(shí)對一組不同托梁高度的墻梁進(jìn)行了數(shù)值模擬,結(jié)果表明:有限元數(shù)值模擬能有效的反映墻梁受力性能,隨著托梁高度的增大,再生碎磚混凝土墻梁承載力也隨之增大。

運(yùn)用有限元軟件,采用分離式有限元模型,選擇實(shí)體、殼和桿單元分別模擬混凝土、鋼骨和鋼筋,建立了三個(gè)l型鋼骨混凝土柱梁柱節(jié)點(diǎn)模型,并考慮材料、幾何雙重非線性,對三類典型的節(jié)點(diǎn)失效模式,即梁鉸型、核心區(qū)剪切型以及混合型,進(jìn)行了深入研究和分析,并總結(jié)失效模式特點(diǎn),歸納相關(guān)影響參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,選擇兩類材料強(qiáng)度進(jìn)行參數(shù)分析,得到材料強(qiáng)度對承載力、剛度等鋼骨混凝土柱梁柱節(jié)點(diǎn)靜力性能的影響。

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針對適用于鋼結(jié)構(gòu)的短t型鋼連接節(jié)點(diǎn)半剛性梁柱節(jié)點(diǎn)采用理論和試驗(yàn)相結(jié)合的方法進(jìn)行了分析研究。采用目前國際上比較流行的大型通用有限元軟件ansys,對t型鋼的連接節(jié)點(diǎn)試件進(jìn)行了三維非線性有限元分析,詳細(xì)論述了t型鋼梁柱連接的有限元分析方法,為工程中運(yùn)用有限元軟件分析提供了依據(jù)。

考慮粘結(jié)滑移的型鋼混凝土柱有限元分析——采用線性回歸法擬合出粘結(jié)一滑移本構(gòu)關(guān)系，建立了型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的有限元力學(xué)模型，并對型鋼混凝土在軸心受力作用下的力學(xué)行為進(jìn)行了分析計(jì)算，從而得出了型鋼混凝土構(gòu)件應(yīng)力、應(yīng)變和粘結(jié)滑移的分布規(guī)律。

為研究型鋼混凝土十字形柱的抗震性能,對6個(gè)不同軸壓比、配鋼形式的試件進(jìn)行低周往復(fù)荷載試驗(yàn),分析滯回曲線、延性、耗能能力、殘余變形和累積損傷等抗震性能指標(biāo),研究結(jié)果表明型鋼混凝土十字形柱的滯回曲線飽滿對稱、變形能力和耗能能力良好,配鋼形式為t形鋼加方鋼管的試件的抗震性能較好。運(yùn)用abaqus對試件進(jìn)行有限元分析,得到試件的滯回曲線、骨架曲線及剛度退化曲線與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。對骨架曲線的影響因素進(jìn)一步分析,結(jié)果表明:軸壓比增大,試件的極限承載力增大,但剛度退化加速；型鋼屈服強(qiáng)度、配箍率的增大,試件的峰值荷載增大,變形能力增強(qiáng)；配鋼率和縱筋強(qiáng)度增大,試件的極限承載力和初始剛度值明顯提高。

為研究h型鋼混凝土柱的極限承載力,本文以長細(xì)比和軸壓比為主要變化參數(shù),對3根試件模型進(jìn)行低周反復(fù)加載試驗(yàn),并采用abaqus有限元軟件進(jìn)行模擬,得到了3根柱的荷載-位移曲線,比較分析了有限元模擬的極限承載力與試驗(yàn)值的差異。

實(shí)腹式型鋼混凝土異形柱邊框架擬靜力試驗(yàn)及有限元分析_劉祖強(qiáng)

為研究型鋼混凝土十字形異形柱的抗震性能,完成4個(gè)不同軸壓比、配鋼率、加載方向試件的低周反復(fù)荷載試驗(yàn)。對不同設(shè)計(jì)參數(shù)試件的破壞形態(tài)、滯回性能、骨架曲線、變形能力、耗能能力進(jìn)行分析。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,采用abaqus對試件進(jìn)行有限元分析,分析得到的試件的破壞形態(tài)、骨架曲線及承載力與試驗(yàn)結(jié)果總體上吻合較好。試驗(yàn)及有限元分析結(jié)果表明：型鋼混凝土十字形異形柱具有良好的延性、塑性變形能力和耗能能力。與鋼筋混凝土十字形異形柱相比,型鋼混凝土十字形異形柱承載力高、抗震性能好,可適用于高層建筑以及抗震設(shè)防烈度較高地區(qū)的建筑中。

采用有限元分析方法,通過改變構(gòu)件的跨度、腹板高度、翼緣寬度和厚度等幾何參數(shù),系統(tǒng)研究了波形腹板h型鋼梁的抗剪性能,得到了不同的屈曲模態(tài),并且通過與具有相同幾何尺寸和荷載邊界條件的普通h型鋼梁的比較,得到了結(jié)構(gòu)抗剪承載力受初始缺陷影響較小的結(jié)論。通過理論分析,得到了一個(gè)可以用來指導(dǎo)設(shè)計(jì)的抗剪承載力計(jì)算公式,具有較大的推廣價(jià)值。

波紋鋼板相對于平板具有更好的抗屈曲性能。采用有限元的分析方法,分別建立了平腹板和波紋腹板h型鋼梁的有限元模型,采用兩點(diǎn)加載方式對比考察了鋼梁受彎段和剪跨段的力學(xué)性能。通過有限元分析對比,說明了平腹板h型鋼梁與波紋腹板h型鋼梁的承載力、破壞形態(tài)和變形曲線的差異。得到的結(jié)論可以為相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。