框架组合梁柱节点的非线性有限元分析

应用有限元分析软件ABAQUS,对钢管混凝土柱-钢混凝土组合梁框架节点的性能进行了非线性有限元分析研究.钢管和型钢梁采用了实体单元和壳体单元两种单元模拟,组合梁的混凝土翼板和钢管混凝土柱中的核心混凝土采用了实体单元模拟,钢筋则采用了桁架单元模拟.同时制作了节点模型进行试验研究,利用试验结果对有限元分析进行了校核.分析表明,组合节点的极限弯矩承载力有限元分析结果低于试验结果,最大偏差为11%,对于评估节点极限弯矩承载力的结果是偏于保守的;在梁端荷载作用下,组合梁柱之间存在着相对转动,有半刚性特性;在组合节点刚度影响因素的几何参数中,钢梁的截面高度、混凝土翼板的等效宽度和厚度影响相对较大.     

方钢管混凝土柱-削弱钢梁端组合梁节点受力性能研究

利用三维实体单元,对"带内隔板的方钢管混凝土柱-削弱梁端的钢与混凝土组合梁框架节点"建立了考虑几何非线性和材料非线性的有限元理论分析模型,通过对已有试验模型的模拟分析,验证了有限元方法的正确性,进而模拟分析了"框架节点"在单调和低周反复荷载作用下的受力性能,深入研究了其荷载-位移曲线、节点区梁端的应力分布规律、耗能能力及破坏特征.研究表明:混凝土楼板的组合作用可以适当提高节点的承载力和刚度,且对削弱梁端节点区的应力分布影响较小;梁端削弱组合梁各节点的承载力和刚度均比梁端无削弱组合梁节点的有所降低,但降低幅度不大;梁端削弱组合梁各节点均表现出良好的延性及耗能能力.     

一种新型组合结构梁柱节点的试验研究

提出了一种新型的端板螺栓连接的钢混凝土组合梁、连续复合螺旋箍混凝土柱节点.这种节点的构造为组合梁混凝土中的负钢筋贯通节点核芯区,而组合梁的钢梁部分靠带肋板的端板、长杆高强螺栓连接,节点核芯区设立钢板箍代替普通的箍筋.此节点构造简单、便于施工.为了研究其抗震性能和破环机理,对这种节点进行了足尺的拟静力试验和模拟节点核芯区的试验.介绍了试验情况,对节点的强度、延性、滞回性能进行了分析.结果表明该节点属于典型的梁铰破坏,具有较好的耗能能力.根据实验提出了构造建议与核芯区承载力公式.     

钢管混凝土柱-钢筋混凝土环梁节点抗震性能的有限元模拟

运用有限元软件ANSYS对文献[1]中的钢管混凝土柱-环梁节点抗震性能试验模型进行了数值模拟。由于钢管混凝土与钢筋混凝土的非线性很高,收敛困难,为此本文对钢管使用SOLID45单元,对混凝土使用SOLID65单元,混凝土与钢管的接触面则使用COMBIN39弹簧单元。模拟结果中给出了混凝土的开裂位置、钢筋框架中的应力以及荷载与柱转角的滞回曲线,这些结果与试验结果基本吻合。     

新型钢管混凝土柱-梁节点有限元分析

在合理选择单元类型、材料的本构关系、破坏准则以及裂缝处理的基础上,利用非线性有限元分析程序AN-SYS,对节点区柱钢管不全贯通式钢管混凝土柱-梁节点的受力机理进行三维非线性有限元分析,进一步研究该节点的裂缝形态和受力性能等.分析结果表明,有限元模型计算结果与已有试验结果吻合较好. 更多还原     

预应力钢与高强混凝土组合梁有限元分析

目的研究预应力钢与高强混凝土组合梁从加载到破坏的全过程，分析其力学性能，为工程应用提供可靠的理论依据．方法采用大型有限元软件ANSYS，对预应力钢与高强混凝土组合梁进行了空间非线性分析，在组合梁的有限元模型中，钢梁采用壳单元，混凝土采用体单元，混凝土中的普通钢筋通过单元实常数确定，预应力钢筋采用线单元，预加应力通过单元实常数确定。采用弹簧单元考虑了混凝土翼缘板同钢梁间的滑移；采用非线性材料本构模型关考虑了钢材和混凝土的材料非线性特性．结果计算得到了组合梁在不同加载状态的应力、应变，荷载一变形曲线，预应力钢筋增量曲线，滑移沿梁长分布曲线等，并与试验研究进行了比较．分析表明，高强混凝土和钢材的强度都得到了充分发挥．结论计算结果与已有试验结果较为吻合，因此，可以利用有限元方法研究组合梁的工作性能，代替部分试验研究．     

型钢混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点的实验研究

介绍了2个外包钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱的连接节点,并对其进行了低调反复荷载作用下的试验研究.对节点的破坏形态、滞回曲线、强度、延性和钢筋、钢板的应变等性能进行了分析.结果表明,通过合理的构造措施,外包钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱的连接节点具有较强的受剪承载力、较好的延性和耗能能力,能够满足工程要求.并在此基础上对节点的受力机理进行了探讨,提出了节点核心区受剪承载力的计算公式,计算结果偏于安全.     

钢混凝土组合梁-钢管混凝土柱节点性能

为了研究钢混凝土组合梁-钢管混凝土柱节点的力学性能和半刚性特性,制作了4个比例为1∶3的节点模型进行试验,借助有限元分析软件ABAQUS建立了节点的有限元模型进行数值计算,分别进行了试验结果与数值计算的相应测点的应变、位移等结果的对比分析.通过试验与数值计算彼此校核,得到了与试验相符的有限元模型.在此模型的基础上,建立了该组合梁柱节点只含几何参数的相对弯矩-转角曲线模型.     

混凝土强度对钢框架梁柱节点承载性能的影响

在多高层钢框架梁柱节点中,随着混凝土强度的提高,混凝土楼板的组合作用对节点力学性能的影响变得更加突出.本文结合混凝土本构模型,基于节点的有限元分析,讨论了混凝土强度对节点承载力性能的影响,并对比了组合节点有限元计算与钢结构规范组合梁计算结果.分析表明,提高混凝土强度会使节点的极限承载能力有一定提高,塑性段刚度增加,但对弹性受力影响较小.相比于现行规范组合梁公式计算值,有限元计算得出的组合节点承载力偏小.     

钢-混凝土组合梁钢框架节点抗震性能试验

为了研究钢-混凝土组合梁钢框架节点的抗震性能,本文进行了3个1／2缩尺的钢-混凝土组合梁钢框架节点的拟静力试验,主要研究了节点类型(2个中柱节点、1个边柱节点)、混凝土板宽度等对组合节点抗震性能的影响,对节点的破坏模式、滞回曲线、耗能能力、延性、强度和刚度退化等性能进行了研究,并利用有限元软件ABAQUS对组合节点在单调荷载作用下弹塑性性能进行分析,对比可知理论分析与试验结果吻合较好．研究表明:组合节点的变形能力以及耗能能力较强,强度与刚度退化不明显,节点位置和混凝土板有效宽度对节点抗震性能影响较大．     

薄壁钢混凝土组合结构节点非线性有限元分析

在已有的薄壁钢—混凝土组合结构节点试验研究的基础上,研究了薄壁钢—混凝土组合结构节点的非线性力学性能.基于材料非线性及几何非线性,应用ANSYS有限元软件建立有限元模型并模拟了薄壁钢—混凝土组合结构节点受力过程,计算结果得到了试验结果的验证.对薄壁钢—混凝土组合结构节点进行了参数分析,得到了影响节点极限弯矩的主要因素,所得结果可为相关理论分析及工程应用提供借鉴和参考.     

新型冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖耐火性能数值模拟研究

冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖主要由上部压型钢板-混凝土组合楼板和下部冷弯薄壁型钢拼合梁组成,当楼盖下侧发生火灾时,冷弯薄壁型钢梁和压型钢板会直接受火。为提升组合楼盖的耐火性能,在型钢梁的下翼缘固定防火板材,形成防火保护层,从而提出一种新型冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖。然而,加入防火保护层后,楼盖的温度分布、变形和耐火极限均发生改变,新型楼盖的耐火性能有待研究。建立简化的三维楼盖有限元模型,分析了混凝土板厚、梁高、荷载比和防火保护类型对新型楼盖耐火性能的影响,发现压型钢板板肋方向与钢梁垂直的楼盖钢梁同一高度处的温度沿跨度方向基本一致,仅沿高度方向不均匀;适当增加混凝土板厚对耐火极限提升较小。得到了不同截面尺寸的楼盖在0.2～0.5荷载比下的受火侧翼缘临界温度以及不同防火保护类型楼盖的受火侧翼缘时间-温度曲线,用于估算该类楼盖的耐火极限。     

Static behavior of semi-rigid thin-walled steel-concrete composite beam-to-column joints with bolted partial-depth flush end plate:experimental study

A new type of semi-rigid thin-walled steel-concrete composite beam-to-column joint has been proposed in this paper.Five semi-rigid composite beam-to-column joint specimens subjected to hogging moments under monotonic loading were tested to study the static behavior of this new type of joint.The main variable parameters for the five joint specimens were the longitudinal reinforcement ratio and the joint type.The experimental results designated that the magnitude of extension of the longitudinal reinforcement is the most important factor that influenced the moment-rotation characteristic of the new type of joint.The concrete slabs could resist 3.8%-19.1% of the total shear load applied to the cross-sections near the beam-to-column connection.The edge stiffened elements,such as the flange of the lipped I-section thin-walled steel beam,were capable of having considerable inelastic deformation capacity although they had comparatively large width-to-thickness ratios.The shear failure of the concrete cantilever edge strip must be taken into account in practical design because it has significant influence on the anchorage of the longitudinal reinforcement in the new type of external joints.     

新型正交异性钢-混组合桥面板足尺模型疲劳试验

为改善新型正交异性钢混组合钢桥面疲劳性能,采用理论推导、有限元模拟和足尺模型疲劳试验对其纵肋腹板与横隔板焊接细节进行研究.首先将由大尺寸纵肋组成的正交异性组合桥面系简化成铰接的双纵肋计算模型,然后进行足尺模型疲劳试验,分析混凝土层和钢桥面构造受力及开裂情况.结果表明:理论模型能较好反映纵肋实际力学行为;铺设混凝土层后,桥面板焊接构造细节疲劳应力得到很大改善.所提出的新型正交异性钢混组合钢桥面可作为解决正交异性钢桥面疲劳开裂问题的一种新思路.     

七层轻钢复合墙体结构体系整体变形分析

结构为七层复合结构住宅,复合墙体由薄壁方钢管和砌块组成,楼板采用轻骨料混凝土冷弯型钢组合板.本文采用有限单元法对七层复合墙体结构住宅在静力荷载作用和风荷载作用下整体结构变形进行分析,为将来的实际工程应用提供理论依据.     

热弯钢管CFST-外包RC复合节点受力性能

为研究某体育馆新型复合节点的受力性能,以该体育馆大跨桁架结构弦杆钢管弯曲后竖直插入地下钢筋混凝土框架柱的拱脚为原型,设计了3个采用热弯圆钢管的CFST-外包RC组合节点,进行了节点在弦杆受压、腹杆受拉的复杂受力下加载试验与有限元数值模拟,研究了热弯钢管残余应力、不同弯曲角度以及弦杆根部钢管内是否填充混凝土等对节点破坏形态、承载能力等受力性能的影响。结果表明: 热弯钢管CFST-外包RC组合节点的破坏形态主要为弦杆根部钢管的屈曲破坏,节点承载力取决于弦杆根部受压承载力;钢管热弯产生的残余应力降低了节点刚度且钢管弯曲角度越大节点刚度降低越大,但对承载力基本没有影响;钢管内填混凝土可以显著提高节点刚度和承载力,节点刚度和承载力随钢管直径增大而增大。     

网壳结构钢与混凝土组合节点力学性能试验

为研究钢与混凝土组合的网壳节点在轴压和压弯荷载作用下的力学性能,对10个不同参数的钢与混凝土组合的节点进行试验研究.试验构件主要变化参数包括:内圆钢管的壁厚和半径、外圆钢管的壁厚及矩形钢管与外圆钢管的不同连接方式.试验研究表明:在轴压和压弯荷载作用下节点表现出了与钢管混凝土相似的特点,具有较高的承载力和良好的塑性变形能力;内圆钢管的壁厚和半径对节点承载力影响较大,外圆钢管的壁厚对节点承载力影响较小;连接方式对节点承载力影响较大,圆钢管高于矩形钢管的节点承载力比圆钢管与矩形钢管齐平的承载力至少提高15%;轴压荷载作用下节点的破坏方式可以分为中心压缩和梭形偏转破坏;压弯荷载作用下节点的破坏方式分为节点和钢管屈服破坏.     

实复及空复式钢管混凝土梁柱节点抗震性能分析

为了对比分析实复式与空复式钢管混凝土柱-钢梁节点的抗震性能,利用有限元软件ABAQUS对实复式钢管混凝土柱-钢梁节点进行了模拟,并与实测试验数据进行了对比.通过建立空复式钢管混凝土柱-钢梁节点模型,完成了实复式及空复式钢管混凝土梁柱节点的抗震性能对比分析.结果表明,实复式钢管混凝土柱-钢梁节点的延性系数、耗能能力、强度退化和刚度退化等抗震性能指标均优于空复式钢管混凝土柱-钢梁节点.     

方形薄壁钢管混凝土柱管壁的宽厚比限值

方形薄壁钢管在内部填有混凝土后,其局部屈曲承载力有所提高．通过对方钢管与混凝土相互作用的分析,得出薄壁钢板在双向应力下的临界屈曲系数．计算结果表明,该临界屈曲系数随着薄壁钢板宽厚比的减小而略有增大,并保持在10.0左右．从而可以确定方形薄壁钢管混凝土柱管壁的宽厚比限值b／t．     

钢-混组合截面外包薄钢组合管梁抗弯性能研究

为了对不同夹层混凝土强度的钢-混组合截面外包薄钢组合管梁抗弯性能进行分析,通过试验和有限元软件模拟相结合的方法,选用外层为薄壁不锈钢管,内层为钢管,双壁管中间分别喷注混凝土强度等级为C20、C40、C60的三种试件,采用分级加载方式对试件进行加载,试验结果与有限元软件模拟的结果相吻合。研究结果表明:随着混凝土强度的提高,试件的抗弯承载力提高、延性增大,能发生较大的塑性变形以吸收能量。