某高炉室外钢框架柱抗火性能研究

室外钢结构受火情况特殊,采用标准火灾升温曲线加载过于保守,因此宜结合实际火灾场景考虑。本文结合火灾模拟软件FDS与有限元软件ABAQUS,分析了某高炉室内火灾场景下的空气温度场分布,获得了室外钢柱表面热烟气温度,并通过公式计算出考虑火焰辐射作用的钢柱升温;将得到的钢柱温度导入有限元力学模型进行热力耦合分析,研究了高温作用下钢柱的变形以及截面应力分布情况,分析了受火过程中钢柱轴向位移的变化特点,比较了荷载比对受火钢柱位移的影响,结果表明:钢柱高温下轴向变形可分为三个阶段,即膨胀、压缩和破坏阶段;钢柱受火后支座处截面应力最大,且各柱支座截面应力分布类似;荷载比越大,钢柱受火后轴向压缩变形越大。     

约束高强钢柱受火后轴压剩余承载力影响参数研究

利用经试验验证的ABAQUS有限元模型,对轴心压力作用下的轴向约束高强钢柱受火后的剩余承载性能进行了参数分析,考虑了过火温度、荷载比、轴向约束刚度比、长细比以及高强钢材强度等级等参数的影响。参数分析结果表明：当过火温度小于屈曲临界温度时,受火过程对轴向约束钢柱的轴压承载力没有影响;当过火温度大于屈曲临界温度时,钢柱的轴压剩余承载力会明显减小,且随着过火温度的升高,剩余承载力逐渐降低;轴向约束刚度比和长细比对约束钢柱的过火温度为屈曲临界温度时对应的轴压剩余承载力影响显著;荷载比对约束钢柱的过火温度为破坏临界温度时对应的轴压剩余承载力影响明显;高强钢材强度等级对约束钢柱受火后轴压承载力影响较小。根据参数分析所得数据及规律,提出了超500MPa高强钢轴向约束柱受火后轴压剩余承载力的简化计算方法,将计算结果与有限元分析结果对比,验证了该简化计算方法的可靠性。     

约束高强钢柱受火后轴压剩余承载力影响参数研究

利用经试验验证的ABAQUS有限元模型,对轴心压力作用下的轴向约束高强钢柱受火后的剩余承载性能进行了参数分析,考虑了过火温度、荷载比、轴向约束刚度比、长细比以及高强钢材强度等级等参数的影响。参数分析结果表明:当过火温度小于屈曲临界温度时,受火过程对轴向约束钢柱的轴压承载力没有影响;当过火温度大于屈曲临界温度时,钢柱的轴压剩余承载力会明显减小,且随着过火温度的升高,剩余承载力逐渐降低;轴向约束刚度比和长细比对约束钢柱的过火温度为屈曲临界温度时对应的轴压剩余承载力影响显著;荷载比对约束钢柱的过火温度为破坏临界温度时对应的轴压剩余承载力影响明显;高强钢材强度等级对约束钢柱受火后轴压承载力影响较小。根据参数分析所得数据及规律,提出了超500 MPa高强钢轴向约束柱受火后轴压剩余承载力的简化计算方法,将计算结果与有限元分析结果对比,验证了该简化计算方法的可靠性。     

火灾下圆钢管混凝土柱温度场数值模拟

为研究圆钢管混凝土柱在火灾下的温度分布及火灾后的力学性能,利用有限元软件ABAQUS对火灾下圆钢管混凝土柱温度场进行计算和分析.分析结果表明,砂浆保护层的存在对内部钢管和混凝土有效地起到了阻火、隔热作用.采用有关试验数据与计算结果进行了对比,证明使用ABAQUS进行截面温度场的计算具有足够的精度,其方法是切实可行的.     

桥梁施工临时支架中的H型钢柱力学性能分析

利用ANSYS和ABAQUS软件对桥梁施工临时支架中的H型钢柱进行有限元分析,再与试验结果进行对比,以更好地了解H型钢柱在竖向荷载和往复水平荷载共同作用下的力学性能。结果表明:ANSYS和ABAQUS两种软件分析基本接近,均能有效地模拟H型钢柱的力学性能;与试验结果存在一定误差,有待于改进数值分析方法;H型钢柱选择S8R5单元更加合理;在钢柱底部发生局部屈曲,设计时应给予强化。     

截面温度不均匀受约束钢柱抗火性能试验研究与有限元分析

截面温度不均匀钢柱火灾下将发生热弯曲及扭转屈曲破坏,同时对热变形的约束导致钢柱内在升温阶段产生附加压力,在降温阶段出现附加拉力。分别考虑3种约束刚度比和3种截面温度分布形式,进行了9根受约束钢柱的抗火试验,量测了受约束钢柱达到最大轴力时的温度（屈曲温度）、轴力恢复至初始荷载对应的温度（临界温度）及破坏温度,研究其在火灾升温和降温阶段的受力性能、破坏特征。试验结果表明,截面温度不均匀导致钢柱在绕截面对称轴弯曲时同时发生扭转;约束刚度比越大,钢柱的屈曲温度越低,破坏温度与屈曲温度之差越大;截面温差越大,钢柱屈曲温度和破坏温度越高。同时对试验钢柱进行了有限元分析,分析结果与试验结果基本一致,验证了所建立的有限元分析模型的正确性。     

约束钢柱抗火性能试验研究

介绍了一组约束钢柱抗火试验,包括试验设计、钢柱温度和位移测量结果、钢柱试验后残余变形,以及试验的数值模拟等。试验变化参数为钢柱所受约束的刚度。约束刚度大小对钢柱抗火性能的影响包括:约束刚度比大的钢柱,其屈曲温度和破坏温度均较低;钢柱屈曲后,约束刚度比大的钢柱在变形较小时即可达到新的平衡位置;约束钢柱的破坏温度一般高于其屈曲温度,且随轴向约束刚度比的增大,破坏温度与屈曲温度之差增大。试验结果与有限元分析结果进行了对比,两者吻合较好,有限元方法研究约束钢柱抗火性能具有较高的精度。     

钢管约束型钢混凝土柱火作用下受力性能分析

为了得到火作用下钢管约束型钢混凝土柱的抗火性能,采用有限元软件ABAQUS建立钢管约束型钢混凝土柱有限元模型、分析ISO-834标准升温条件下构件的温度场分布和耐火极限。研究截面尺寸、荷载比、长细比等因素对构件耐火极限的影响规律。采用试验数据对分析结果进行验证,吻合较好。     

火灾下椭圆中空截面钢柱有限元数值分析

为对已有的椭圆中空截面(EHS)钢柱性能试验进行补充,该文根据烃类火灾曲线对其进行了数值分析。基于12根EHS钢柱试验建立3D有限元分析(FEM)模型,其中6根钢柱无约束,6根钢柱受到轴向约束,钢柱包含两种长细比λz=40.1和λz=50.8。在校准过程中使用三种不同的荷载水平(αL=0.3,0.45,0.6),测得EHS的温度曲线和轴向位移。将EC3第1～2部分详细描述的高温下碳钢的材料和热力性质,应用于钢结构设计中。轴向位移曲线表明,在校准过程中强调如何判断膨胀系数和几何缺陷时,有限元分析结果和试验结果十分吻合。最后,该文将详细介绍椭圆中空截面钢柱(钢号S355J2H)的热学分析,为综合性参数性火灾研究提供平台。     

火灾下约束钢柱受力性能实用分析方法(Ⅰ)——轴力作用下的约束钢柱

给出了确定轴压约束钢柱在火灾升温条件下屈曲温度和破坏温度的简化计算方法,采用有限元方法、相关研究者的研究成果和试验结果对计算方法进行了验证。约束钢柱屈曲前,随着温度升高,轴力线性增加,截面弯矩很小并保持不变,采用无约束钢柱屈曲温度计算公式确定其屈曲温度,钢柱轴力考虑轴向约束的影响;约束钢柱屈曲后处于轴力和弯矩的共同作用下,利用截面屈服条件表示的轴力-弯矩相关关系确定其破坏温度,钢柱轴力取升温前初始轴力。本文方法计算结果与有限元分析结果和其他研究人员的研究成果吻合较好,与试验结果的比较表明本文方法偏于安全。     

钢筋混凝土双肢剪力墙非线性静力有限元分析

利用有限元软件ABAQUS中的混凝土损伤塑性模型,采用分离式方法建立有限元模型,对钢筋混凝土双肢剪力墙进行了非线性分析;在与试验结果进行对比分析的基础上,选取了用于钢筋混凝土剪力墙非线性有限元分析的材料破坏准则和本构关系进行建模;通过数值计算,分析了轴压比、墙连梁跨高比、墙分布钢筋配筋率、边缘构件配筋率对钢筋混凝土双肢剪力墙的承载能力、延性、破坏形态等的影响。结果表明:轴压比、分布钢筋配筋率和连梁跨高比对钢筋混凝土双肢剪力墙的受力性能影响较为明显;边缘约束构件配筋率对墙体的影响较小。     

方钢管混凝土柱-钢梁外加强环节点的受力性能分析

基于方钢管混凝土柱-钢梁外加强环节点抗震性能试验,利用通用有限元软件ABAQUS建立试验中4个试件的有限元模型：核心混凝土采用ABAQUS中的混凝土损伤塑性模型,该模型考虑了混凝土在反复荷载下的刚度退化.通过对模型的荷载-位移全过程分析,将计算结果与试验结果对比可知,两者吻合较好,说明用该模型进行方钢管混凝土柱-钢梁外加强环节点的全过程分析是可行的.此外,用该模型分析了不同参数对此类节点荷载-位移曲线的影响规律,可为设计提供依据.     

新型榫卯钢结构梁柱边节点承载力试验及有限元分析

提出了一种方钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁的梁柱边节点连接形式,即新型榫卯钢结构梁柱边节点。为研究该节点的承载能力以及破坏模式,开展了2个边节点的单调静力承载试验。试验使用几何可变框架进行柱端加载,并利用ABAQUS有限元软件对试件进行分析。结果表明:各个试件的破坏主要集中于贯穿槽钢与钢管柱的焊缝,该类组合节点具有较高的承载能力和延性;有限元理论分析与试验结果吻合良好,验证了理论分析的正确性。     

RC梁-CCFST柱加强环式节点抗剪承载力计算分析

对钢筋混凝土(RC)梁-圆形钢管混凝土(CCFST)柱节点核心区的抗剪机理进行了分析;基于商用软件ABAQUS,建立了综合考虑材料非线性、几何非线性以及接触非线性的有限元模型,在此基础上,对影响节点抗剪承载力的主要因素进行了参数分析,研究了轴压比、材料强度、核心区钢管壁厚、加劲肋及加强环等对节点抗剪承载力的影响;提出了...     

装配式方钢管柱座节点水平受弯承载力简化设计方法

基于装配式建筑采用的方钢管钢柱与板块连接节点即柱座节点的重要性,针对现有钢柱与钢梁连接采用的法兰板连接方式,与原有梁柱端板连接和方钢管法兰连接的不同,研究方钢管柱座节点的水平受弯承载力,并得到其简化设计方法。利用ABAQUS软件建立该节点的数值模型,得到装配式方钢管柱座节点上柱法兰板屈服线形状分布,并根据塑性铰线法得到装配式方钢管柱座节点水平受弯承载力简化设计公式,该公式计算结果与有限元分析结果吻合较好,可应用于实际工程,为装配式柱座节点的工程应用提供参考。     

圆钢管混凝土柱-多向斜交钢梁内隔板式节点数值分析

常州润华环球中心结构复杂,存在大量多向斜交钢梁与圆钢管混凝土柱相连的节点,为研究此类节点的受力性能,利用有限元软件ABAQUS6.10在考虑材料、几何及接触等三重非线性因素的基础上对节点进行了数值分析。结果表明:内隔板式圆钢管混凝土柱-多向斜交钢梁节点能够满足"强节点、弱构件"的抗震设防要求,节点具有较高的承载能力;内隔板能有效地与钢管共同工作,提高节点的承载能力;钢梁之间的夹角对承载力的影响较小。     

方钢管混凝土轴心受压柱耐火极限的有限元分析

用大型有限元软件ABAQUS建立方钢管混凝土柱三维有限元模型 ,采用热 力耦合的方法进行轴心受压柱耐火极限的非线性分析。用参数化手段 ,得出各个参数对耐火极限的影响 ,并得出耐火极限公式     

Experimental study and numerical analysis on seismic performance of steel beam‐column damping joint in Chinese traditional style buildings

This paper aims to research the seismic performance of steel beam‐column damping joint of Chinese traditional style building. Three specimens of steel beam‐column damping joints with the1:2.6 scale were designed and researched, which included two specimens with viscous damper and one contrast specimen without viscous damper. The experimental study was carried out by cyclic dynamic loading test. The effects of viscous dampers for the steel structure beam‐column joint in Chinese traditional style buildings are analyzed by investigating the hysteretic curves, skeleton curves, strength and stiffness degradation, ductility, overstrength factor, and energy dissipation capacity. The results show that the steel beam‐column joints of Chinese tradition style buildings with viscous damper have better energy dissipation capacity and higher bearing capacity. Based on the experiment, the nonlinear finite element analysis was conducted using the ABAQUS software. The influence of damping coefficient on the behavior of the new damping joint of Chinese tradition style buildings was obtained, and the design suggestions were presented.     

火灾下钢筋混凝土框架结构高温力学性能数值模拟研究

建立一个单层双跨钢筋混凝土框架模型,基于钢筋和混凝土材料的热工性能和高温力学性能,运用ABAQUS 有限元软件对框架结构进行单室和多室火灾模拟,研究不同火灾工况下,梁、柱构件及整体结构的温度场分布、变形特征和内力变化规律。结果表明：框架结构在单跨受火及双跨受火两种不同受火情况下,双跨受火梁及边柱的温度场与单跨受火时相同,而中柱及节点核心区的温度分布存在差异;节点核心区温度较周围的梁段和柱段明显偏低;受火方式及框架柱的轴压比对框架结构高温力学反应存在显著影响。     

钢筋混凝土 L形柱框架节点非线性有限元分析

为研究L形柱框架节点的力学性能,文中基于混凝土的弥散固定裂缝模型,采用有限元软件开展两个不同的L形柱框架节点在单调荷载作用下的性能分析。获得了节点有限元模型在荷载作用下的裂缝形成与发展过程及应力分布。结果表明,两个L形柱节点在单调荷载作用下,均是节点梁端下部首先被压碎,形成梁端塑性铰,为L形柱节点承载性能的研究提供了参考。