双向偏心受压型钢混凝土柱有限元分析

双向偏心受压型钢混凝土柱是地震区型钢混凝土结构的重要构件,其受力情况和破坏机理较为复杂。采用大型通用有限元软件ANSYS对双向偏心受压SRC柱正截面承载力进行了模拟分析。通过对25根SRC柱双向偏心受压试件的模拟,较真实地模拟SRC柱在偏心荷载作用下的荷载位移过程,计算结果与试验符合较好,从而验证了有限元程序模拟试验的准确度与可行性。在此基础上,又对试验数据较少的配十字型钢SRC柱双向偏心受压构件进行了全过程模拟,从理论计算角度做了非线性分析,计算结果与配工型SRC柱较为一致,为进一步了解其力学性能和SRC柱偏心受压构件的设计提供了理论依据。     

基于有限元的双向偏心受压构件仿真计算分析

通过利用大型有限元计算软件对双向偏心受压的型钢混凝土柱的正面承载力进行计算分析,模拟计算型钢混凝土柱在受到偏心荷载的作用时结构的受力和变形情况,结合相对应的试验结果,对结构的受力进行分析,为今后的偏心受压型钢混凝土柱的研究和设计提供一定的参考。     

型钢混凝土柱滞回特性的有限元分析

目前对于型钢混凝土柱这种新型组合结构体系研究还不完善，就型钢混凝土柱在低周反复荷载作用下，应用ANSYS有限元分析软件进行计算机模拟分析，得出轴压比对构件滞回特性的影响，指出型钢混凝土柱是今后高层建筑中柱的主要结构形式。     

单向偏心压弯外包型钢混凝土柱的有限元分析

采用大型通用有限元分析软件ABAQUS,对外包型钢混凝土柱进行单向偏心受压模拟试验,通过4种不同偏心距的试件,分析外包型钢混凝土柱在单向偏心荷载作用下的破坏形态、荷载跨中挠度曲线、混凝土与缀条板的受压区荷载-应变曲线。分析表明,随着偏心距的增大,试件的极限承载力大幅度降低,试件达到极限承载力时跨中挠度明显增大。由于有外包钢的存在,故混凝土柱的变形能力和延性明显增强。     

钢筋混凝土梁-型钢混凝土柱节点受力性能影响因素的有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS对钢筋混凝土梁型钢混凝土柱框架节点进行非线性有限元计算分析,模拟其在荷载作用下的受力状态,分析了型钢腹板高度、型钢腹板厚度、柱中型钢翼缘宽度、混凝土强度等级对节点受力性能的影响,从而为工程实际提供一定意义的参考。     

型钢高强混凝土组合柱偏心受压性能试验研究

通过型钢高强混凝土组合柱偏心受压试验与6根组合柱的有限元模拟,分析大小偏心受压柱破坏形态的不同以及型钢强度对型钢高强混凝土柱力学性能的影响。研究发现,不同偏心距的型钢高强混凝土柱破坏形态差别明显,小偏压试件破坏前无明显预兆;考虑混凝土约束效应的有限元模型可较好的模拟组合柱的受力发展过程;型钢强度的增大对组合柱承载力影响不明显,对延性提高较大。     

T形型钢混凝土柱正截面强度研究

利用ANSYS有限元软件完成了多组T形型钢混凝土构件在单向和双向偏心受压下的全过程非线性分析,得到构件的破坏形态、荷载位移曲线、极限应力应变和极限荷载等资料。根据分析成果,推导出T形型钢混凝土构件在单向偏心受压下的正截面强度计算公式和双向偏心受压下正截面强度的近似计算方法,并与ANSYS计算结果进行了比较。     

型钢混凝土柱粘结滑移性能及ANSYS数值模拟方法研究

进行了20个型钢混凝土构件的推出试验、20根型钢混凝土偏心受压柱试验,以及23根型钢高强混凝土柱在反复荷载作用下的试验。通过在型钢与混凝土之间埋设的电子滑移传感器和电阻应变片,得到了粘结应力和内部滑移沿型钢埋置长度的分布规律;考虑了混凝土强度、型钢的保护层厚度和埋置长度,以及横向配箍率等诸因素,建立了型钢混凝土粘结强度的计算公式;分析了构件长细比、荷载偏心距对粘结强度和滑移应变的影响,提出了偏心受压柱粘结滑移本构关系的一般表达式;研究了型钢高强混凝土柱在动力作用下粘结滑移的分布规律和粘结退化机理,提出了反复加载条件下的粘结滑移本构模型。结合目前广泛应用的大型商业软件ANSYS程序,对型钢混凝土构件的非线性有限元分析方法进行了研究,全面介绍了数值计算中所涉及到的材料模型定义、几何模型建立、单元划分、约束条件处理等技术问题,并提出了采用非线性弹簧单元(Combination39单元)对型钢混凝土粘结滑移进行模拟的实用方法。     

三面受火型钢混凝土柱耐火性能有限元分析

在实际火灾中,结构中的柱有可能处于三面受火状态,由于受火边界的差异,其耐火性能与四面受火的情况有所不同。在试验研究的基础上,为进一步深入认识三面受火型钢混凝土(SRC)柱的耐火性能,采用ABAQUS有限元软件建立了三面受火SRC柱的非线性有限元模型,对三面受火SRC柱的破坏过程及机理进行了数值模拟,计算结果与实验结果吻合较好。利用该模型对影响三面受火SRC柱耐火极限的主要参数荷载比及偏心率进行了分析。结果表明,对于偏心受压三面受火型钢混凝土柱,偏心率小于0.2,耐火极限随着偏心率的增加而减小;偏心率大于0.2,耐火极限随着偏心率的增加而逐渐增大。荷载比小时偏心率对耐火极限的影响更大一些,总体上偏心率的影响不是太显著。荷载比对偏心受压三面受火型钢混凝土柱有显著影响。     

钢管混凝土柱交错桁架结构有限元分析与试验研究

介绍了1个3层1/3缩尺的钢管混凝土柱交错桁架结构水平加载试验,并应用ANSYS参数化程序设计语言APDL编制了钢管混凝土柱交错桁架结构非线性分析的命令流。有限元模拟与试验结果吻合较好,验证了有限元模型以及编制APDL命令流的正确性。应用编制的命令流,分析了柱的截面形式、桁架的刚度、高跨比、桁架的形式、荷载偏心等因素对钢管混凝土柱交错桁架结构性能的影响。     

型钢再生混凝土组合柱正截面受力性能的有限元分析

采用OpenSees作为有限元分析平台对6根型钢再生混凝土轴压试件和9根偏压试件进行受压静载试验全过程的非线性数值模拟,分析了再生混凝土取代率、长细比及混凝土强度对型钢再生混凝土组合柱轴心受压承载力的影响和再生混凝土取代率、相对偏心距及混凝土强度对型钢再生混凝土组合柱偏心受压承载力的影响。在分析中,选用基于柔度法的纤维模型进行型钢再生混凝土柱的静力非线性分析,并结合梁柱杆件单元,根据不同的材料属性对型钢再生混凝土柱正截面进行精细划分,来实现型钢再生混凝土柱的模拟技术。与试验的对比分析表明,OpenSees能够有效地模拟型钢再生混凝土柱正截面的受力和变形过程,具有较好的计算精度。     

预压型钢混凝土柱滞回特性有限元分析

在型钢混凝土柱基础上提出预压型钢混凝土柱,并对预压型钢混凝土柱研究意义进行了概要分析。采用ANSYS有限元分析软件,通过对9个不同混凝土强度等级、不同型钢预压比、不同轴压比的预压型钢混凝土柱的低周反复荷载试验,得到预压型钢混凝土柱在不同轴压比、型钢预压比下的破坏形态和滞回曲线。研究结果表明:预压型钢混凝土柱有良好的抗震性能,但是其随着轴压比增大和混凝土强度的提高而降低。     

GFRP管型钢再生混凝土组合柱轴压性能试验及数值分析

为研究玻璃纤维(GFRP)管型钢再生混凝土组合柱的轴心受压性能,进行了11根GFRP管型钢再生混凝土组合柱轴压试验研究,重点分析了组合柱的破坏形态和荷载-位移曲线等。在此基础上,利用ABAQUS有限元软件对轴压荷载作用下GFRP管型钢再生混凝土组合柱的受力性能进行有限元分析,确定GFRP管、型钢以及再生混凝土的本构模型,建立组合柱有限元模型,获取该组合柱的破坏形态及应力云图,并验证数值模拟结果的合理性,主要分析设计参数对组合柱轴压性能的影响。结果表明:计算荷载-变形曲线与试验结果良好吻合,建立的有限元模型可用于模拟GFRP管型钢再生混凝土组合柱轴压性能。组合柱的轴压承载力随着再生骨料取代率和组合柱长细比的增大而逐渐降低,而随着配钢率和再生混凝土强度的增大而增大;增大配钢率对于提高组合柱的变形能力是有利的;此外,GFRP管型钢再生混凝土组合柱具有承载力高的优势,研究结果可为该新型组合柱的工程应用提供技术支持。     

不同配筋形式柱的抗震延性

针对几种不同配筋形式柱的抗震延性问题,采用有限元软件ANSYS进行了相同体积配筋率、不同配筋形式柱在给定轴力下单调水平加载过程的非线性数值模拟,得到了几种不同配筋形式柱的延性系数;利用文献中已经被证明的理论公式,对方钢管混凝土柱在水平荷载下的极限承载力进行了计算,并将计算结果与ANSYS有限元数值模拟结果进行了对比分析。结果表明:钢管混凝土柱的延性最好、极限承载力最高,核心型钢混凝土柱和核心配筋混凝土柱的延性及承载力相当,3种柱的抗震延性均远比普通钢筋混凝土柱好;该建模方法、参数设置及结论正确。所得结论可为工程设计时优选柱的配筋形式提供参考。     

型钢混凝土柱的数值模拟分析

利用有限元分析软件ABAQUS对型钢混凝土（SRC）柱的受力性能进行了非线性数值分析,通过对比荷载一位移曲线发现,数值分析结果与试验结果吻合较好,表明有限元分析可以作为试验手段的有效补充,较好地模拟型钢混凝土柱的整个受力和变形过程。     

型钢混凝土异形柱框架角节点抗扭承载力有限元分析

型钢混凝土异形柱结构是指在钢筋混凝土异形柱截面中配置型钢的结构。它结合了钢筋混凝土异形柱结构和型钢混凝土结构的优点,具有广阔的应用前景。本文利用ABAQUS软件对型钢混凝土异形柱框架角节点在纯扭荷载作用下的情况进行了有限元模拟分析。分析结果表明,型钢对于节点的抗扭承载力的提高作用明显。根据叠加方法并通过引入考虑组合作用的节点抗扭承载力影响系数对型钢混凝土异形柱框架角节点建立了抗扭承载力计算公式。     

工字形截面型钢混凝土短柱受压性能研究

为研究工字形截面型钢混凝土短柱的受压性能,设计了5个1/20缩尺工字形截面型钢混凝土短柱试件,各试件几何尺寸、配筋、配钢均相同,进行了不同偏心距、不同加载方向工况下的轴压、偏压单调加载试验。通过试验,分析了各试件的破坏特征、承载力、刚度及退化过程等。对比分析了偏心距、加载方向对工字形截面型钢混凝土短柱受压性能的影响规律。基于试验,进行了工字形截面型钢混凝土短柱受压承载力计算,计算结果与试验结果符合较好。研究表明:工字形截面型钢混凝土短柱具有良好的弹塑性变形能力和较高的承载力;随着偏心距的增大,工字形截面型钢混凝土短柱的承载力逐渐降低,弹塑性最大位移逐渐增大,延性逐渐增强,刚度退化逐渐减慢;偏心距相近时,与沿翼缘方向偏心加载的试件相比,沿工字形截面腹板方向加载的试件屈服荷载、极限荷载较高,延性性能较好。     

T形方钢管混凝土组合异形柱偏压承载力研究

通过理论计算和有限元模拟对T形方钢管混凝土组合异形柱的偏心受压承载力计算方法进行研究。设计9根不同长细比偏心力作用的T形组合柱,借鉴《矩形钢管混凝土结构技术规程（CECS159：2004）》压弯构件的计算方法,对设计构件进行理论计算,并应用ANSYS有限元软件对设计构件进行偏压承载力计算。分析结果表明：T形组合柱在偏心受压破坏时,为整体弯曲破坏;理论计算与有限元分析计算结果吻合较好;验证了采用理论计算方法计算方钢管混凝土组合异形柱偏压承载力的可行性。     

预应力型钢混凝土柱偏心受拉性能试验研究

为研究预应力型钢混凝土构件在偏心受拉作用下的受力性能,以预应力筋根数、预应力度、纵筋配筋率、型钢配钢量和偏心距为主要设计参数,对15个偏心受拉柱进行了单调加载试验。试验中观察了预应力型钢混凝土柱在偏心受拉作用下的受力过程和破坏形态,得到荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、承载力、侧向变形以及裂缝发展情况等。研究结果表明:增加柱中预应力筋根数与型钢配钢量,提高预应力度、纵筋配筋率,减小偏心距等可使预应力型钢混凝土柱偏心受拉承载能力提高,且偏心距是影响预应力型钢混凝土柱偏心受拉承载能力的主要因素。通过施加预应力筋,可以有效控制裂缝的产生与扩展。根据理论与试验结果分析,给出了预应力型钢混凝土偏心受拉构件的承载力算式,计算值与试验值吻合较好。     

钢筋混凝土框架柱的裂缝模拟分析

介绍了ANSYS软件建立钢筋混凝土框架柱有限元模型的基本原理。在对模拟试验框架柱的开裂荷载、屈服荷载、最大荷载及破坏裂缝图与相应的试验结果比较分析的基础上,用ANSYS软件模拟分析了单调荷载作用下钢筋混凝土框架柱的裂缝分布和开展规律。结果表明,ANSYS软件模拟的框架柱开裂荷载、屈服荷载及最大荷载与相应的试验结果相差可控制在20%以内;柱表面的裂缝分布、开展及破坏规律与试验情况吻合较好;混凝土核心受压区模拟的三个主拉应力方向均有裂缝产生,且无规律可循,说明核心区混凝土的受力状态复杂。