某超高层建筑斜交网格平面典型节点试验

某超高层建筑采用斜交网格外筒和钢筋混凝土核心内筒构成的新型筒中筒结构体系,斜交网格外筒由不同角度的矩形钢管混凝土柱斜向相贯而成。为了了解斜交网格外筒平面典型节点实际的受力状况,验证其构造的合理性,对两个相似比为1∶3的平面典型节点模型进行了静力试验,并使用有限元软件ABAQUS对节点模型试验过程进行了数值模拟。结果表明两种加载模式下节点均满足该建筑结构设计承载力的要求,且具有较高的安全性。     

基于ABAQUS的斜交网格转换层节点受力性能有限元分析

为了解斜交网格中Y型转换层节点的受力性能,以深圳某超高层建筑交叉网格筒体结构为研究对象,采用ABAQUS软件对基础与首层转换层Y型节点进行了正常使用条件下的数值模拟,分析带内隔板方钢管混凝土柱-钢梁刚性节点的受力和变形特征,验证其构造的合理性.数值模拟结果表明：加载过程中,节点核心区变形不显著,斜柱将先于节点区破坏,节点区将能有效传递斜柱内力,起到良好的联结作用,满足节点承载力大于构件承载力的强节点设计原则.     

风力发电机塔架K型相贯节点静力性能试验研究

对4个钢管混凝土风力发电机塔架K型相贯节点进行了单调静力加载试验,同时进行了1个钢管K型相贯节点的对比试验.研究了这两种相贯节点的破坏机理和破坏特征、节点进入塑性后的变形发展过程以及相贯线附近的复杂应力状态和分布规律.试验结果表明:由于混凝土的存在,钢管混凝土相贯节点的失效模式与空钢管相贯节点完全不同,钢管混凝土节点发生了受压腹杆的局部屈曲和整体弯曲,塔柱管壁没有明显塑性变形;而空钢管节点的失效模式为塔柱钢管表面塑性失效.两种节点在相贯线附近的应力分布也不相同,钢管混凝土相贯节点在受拉腹杆接头处鞍点位置的应力最为集中,远超过钢材的屈服强度,其他测点处仍处于弹性受力阶段;空钢管相贯节点在相贯线附近的测点均屈服,应力峰值在冠点附近.本次试验结论可为钢管混凝土K形焊接相贯节点的设计提供参考.     

离心钢管混凝土扭转构件工作机理及性能研究

在复杂应力状态下钢材与混凝土的应力-应变关系的分析基础上,针对钢管与混凝土界面滑移的特性,建立了扭转构件的非线性三维有限元分析模型,其中钢管与混凝土采用8节点固体单元模拟,并严格考虑了钢管与混凝土界面的黏结滑移.应用所建模型对离心钢管混凝土扭转构件工作性能进行了非线性有限元全过程分析.为了验证理论分析方法与模型的正确性,与完成的20组扭转构件试验进行了比较,分析表明,理论结果与试验结果吻合良好.     

高层钢管混凝土结构施工全过程数值模拟

基于CEB-FIP MC90的混凝土时变模型,建立了按主从节点约束考虑钢管与混凝土共同工作的钢管混凝土时变分析模型,提出了高层钢管混凝土结构施工全过程的数值模拟方法。对某高层钢管混凝土结构进行了数值计算,计算中考虑了混凝土的收缩徐变效应和施工工序影响,与施工过程的监测结果做了对比分析。研究表明,施工过程和收缩徐变对高层钢管混凝土结构影响很大,实际结构在设计和施工中必须予以考虑。     

斜交网格Y型转换层节点受力性能试验

为了解斜交网格中Y型转换层节点的受力性能,笔者通过对与某实际工程相似比为1:3的2个Y型节点模型进行对称加载和非对称加载静力试验,并利用ABAQUS软件开展对应的数值模拟分析,分析带内隔板方钢管混凝土柱-钢梁刚性节点的受力和变形特征,验证其构造的合理性。试验结果与数值模拟一致表明:加载过程中,节点核心区变形不显著,斜柱将先于节点区破坏,节点区将能有效传递斜柱内力,起到良好的联结作用,满足节点承载力大于构件承载力的强节点设计原则。     

离心钢管混凝土轴压构件的有限元分析

为进一步研究离心钢管混凝土构件的作用机理，在钢-混凝土组合结构滑移试验结果的基础上，提出考虑滑移影 响的离心钢管混凝土（CCFT）轴心受压极限承载能力的三维有限元模型.该模型采用非线性弹簧单元来模拟钢管与混凝土 接触面处的三向滑移，同时在计算模型中分别反映出了离心混凝土与钢管的非线性特性，对CCFT轴心受压构件在轴向荷 载作用下极限承载能力进行了分析，得到了离心钢管混凝土在轴压状态下结构、钢管与离心混凝土的全过程曲线，计算 结果表明：理论结果与试验结果吻合良好，同时模型能很好地模拟钢管和混凝土两种材料在受力过程中相互间的黏结作 用机理.     

基于总应变裂缝本构的矩形钢管-钢管混凝土组合桁架静力性能分析

基于约束混凝土的总应变裂缝本构模型,利用大型通用有限元程序MIDAS/FEA建立了空钢管桁架、钢管-钢管混凝土组合桁架和钢管混凝土桁架的有限元模型,进行约束混凝土本构模型的有效性验证及试验桁架静力性能分析。结果表明,文中有限元模型能较好地反映钢管-钢管混凝土组合桁架的静力性能,可以对影响组合桁架静力性能的各种参数进行分析。桁架破坏均发生在节点部位,但节点失效模式不同,主管内填混凝土改变了节点的失效模式。桁架的极限承载力均受到节点控制,主管内填混凝土能够有效提高桁架节点的强度和刚度,从而提高桁架的承载能力,减小桁架的整体变形。     

基于“叠加原理”的多腔钢管混凝土柱承载力计算

采用有限元软件对多腔钢管混凝土短柱轴压试验进行了数值分析,并与已有的试验结果对比,验证了有限元模型的适用性。用验证的有限元模型对多腔钢管混凝土进行了参数化分析,探讨了钢材强度和混凝土强度对短柱承载力和约束效应的影响。基于"叠加原理"并结合32根试样的有限元模拟结果采用非线性回归的方法,得到了多腔钢管混凝土短柱的承载力计算公式,以供实际工程参考。     

钢筋混凝土结构多尺度建模与数值分析

采用通用有限元软件ABAQUS实现了精细单元与粗糙单元之间的界面耦合及变形协调,并通过算例验证了结构多尺度有限元分析方法的有效性和精确性。基于多尺度方法,结合纤维模型子程序与混凝土塑性损伤模型,对钢筋混凝土框架结构进行多尺度建模,并进行了弹塑性时程分析及局部构件损伤分析。结果表明：对于大型结构或复杂结构来说,多尺度计算可较好地模拟局部构件的复杂边界条件,为大型工程结构进行多尺度计算提供参考。     

钢管混凝土异形柱及相关梁柱节点构造研究综述

为了解决钢管混凝土异形柱及相关梁柱节点构造创新不足的问题,以异形柱的发展改进历程为研究背景,指出钢管混凝土异形柱的优势所在.依据增强外钢管对内部混凝土的约束作用和增加柱肢单元内各钢板稳定性2种思想,将钢管混凝土异形柱分为带约束拉杆或加劲肋的钢管混凝土异形柱、多腔式钢管混凝土异形柱、缀材连接的钢管混凝土异形柱4种类型,对异形柱本身构造改进方面的研究进行综述;按传力构件与柱肢钢管的相对位置,将钢管混凝土异形柱的梁柱节点分为传力构件在钢管内部式和传力构件在钢管外部式2种类型,对相关梁柱节点构造创新方面的研究进行综述.同时,剖析了以上两方面研究现状的不足,指出今后钢管混凝土异型柱及其梁柱节点需要进一步深入研究的关键问题.     

初应力和黏结滑移对钢管混凝土长期变形的影响

利用ANSYS程序建立考虑钢管初始应力、屈服和黏结滑移效应的钢管混凝土长期变形分析三维实体有限元模型.对模型中钢管初始应力和黏结滑移效应模拟方法的正确性进行验证;通过算例系统研究上述3种因素对钢管混凝土收缩徐变变形及应力重分布的影响.结果表明：对收缩徐变后钢管仍处于弹性阶段的钢管混凝土构件,初始应力不会对其应力重分布产生影响;若收缩徐变后钢管屈服,则应力重分布不再发生,但变形速率增加,设计人员需引起重视;钢管混凝土的长期变形计算应根据不同约束条件选择是否考虑黏结滑移效应;其中底部钢管与混凝土全部约束构件的完全黏结假定成立,但对仅约束管内混凝土的构件收缩徐变计算,应考虑其黏结滑移效应.     

钢管再生混凝土受弯构件有限元分析

目的建立再生混凝土塑性损伤模型,对已有试验进行模拟,以验证其本构关系及有限元分析的正确性．方法通过有限元软件ABAQUS建立模型,对三组圆钢管再生混凝土和三组方钢管再生混凝土梁进行有限元分析,研究不同取代率下钢管混凝土梁的受力特性．结果不同再生混凝土取代率对方钢管受弯构件影响较大,而对圆钢管构件影响较小．圆钢管再生混凝土构件受力特性和普通混凝土构件差异不大,故在不同取代率下的计算方法可同普通圆钢管混凝土一样,而对于方钢管再生混凝土则需要根据混凝土约束系数进行修正．结论模拟所得梁跨中弯矩一应变曲线和试验结果吻合较好。证明了模型的正确性．     

矩形钢管混凝土双向压弯构件力学性能初探

基于ABAQUS软件,建立了矩形钢管混凝土双向压弯构件的三维实体有限元模型,进行了荷载-变形曲线的全过程数值模拟,理论模型得到了实验结果的验证。基于此模型,进行了矩形钢管混凝土双向压弯构件力学性能的影响因素分析,讨论了荷载偏心角、含钢率、约束效应系数、混凝土及钢材强度等参数对其力学性能的影响规律。本文结论可为进一步研究矩形双向压弯构件的实用设计方法提供参考。     

带外套管钢管混凝土柱与钢梁节点力学性能研究

在总结以往钢管混凝土柱与钢梁连接节点不足的基础上,提出了新型带外套管式钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点,通过已有的试验研究和理论分析,考虑构件的初始几何缺陷和混凝土的塑性损伤本构,在与试验对比后,分别建立了带和不带外套管式钢管混凝土柱-钢梁端板连接节点的有限元模型.通过对模型进行单调加载,分析节点的破坏和工作机理;然后对节点进行参数分析,总结出影响节点初始刚度和承载力的主要因素;提出外套管式钢管混凝土柱-钢梁端板连接节点的M-θr实用模型.结果表明:带外套管式钢管混凝土-钢梁端板连接节点具有更大的初始刚度、承载力,提出节点的M-θr曲线实用计算方法与有限元计算出的M-θr曲线吻合较好,研究将为外套管式钢管混凝土柱-钢梁单边螺栓端板连接节点在实际工程中的应用提供参考.     

混凝土塑性损伤模型损伤因子研究及其应用

在有限元软件ABAQUS中,为混凝土材料定义了一种材料模型:塑性损伤模型,它可以模拟混凝土材料的拉裂和压碎等力学现象,而且使用也较为方便.本文基于能量损失原理,编制相关的计算程序,获得了现行《混凝土结构设计规范》提供的混凝土受压和受拉应力-应变关系曲线对应的混凝土损伤因子随应变增长的变化曲线.基于本文的研究成果,介绍了损伤因子在钢筋混凝土构件、新型钢管混凝土-钢筋混凝土梁节点和整体结构弹塑性分析中的应用实例.本文的有关论述和方法可为同类研究提供参考.     

钢管混凝土梁柱节点受力性能有限元分析

采用大型有限元分析软件ANSYS,对深圳福田大型地下车站主体结构标准段的钢管混凝土柱顶-横纵梁、柱脚-底纵梁以及柱-地下1层梁等节点在梁端及柱端的弯矩、剪力和轴力等荷载作用下的力学性能进行模拟和分析.从钢管混凝土梁柱节点的受力状态出发,分析在梁端及柱端的弯矩、轴力和剪力等荷载作用下节点模型各组成构件(包括柱钢管、梁、加强环梁、承台、抗拔桩等部位)的主应力及切应力分布情况、变形情况和各个截面的内力分布情况等,与各个构件所对应的设计强度值进行对比分析,根据分析结果建议了更合理的节点结构设计与加固方案.     

室内悬浮颗粒物分布及输运特性的实验研究

采用大型有限元分析软件ANSYS,对深圳福田大型地下车站主体结构标准段的钢管混凝土柱顶 横纵梁、柱脚 底纵梁以及柱 地下1层梁等节点在梁端及柱端的弯矩、剪力和轴力等荷载作用下的力学性能进行模拟和分析.从钢管混凝土梁柱节点的受力状态出发,分析在梁端及柱端的弯矩、轴力和剪力等荷载作用下节点模型各组成构件（包括柱钢管、梁、加强环梁、承台、抗拔桩等部位）的主应力及切应力分布情况、变形情况和各个截面的内力分布情况等,与各个构件所对应的设计强度值进行对比分析,根据分析结果提出更合理的节点结构设计与加固方案.     

基于ABAQUS的钢管混凝土L形柱有限元分析

为了对钢管混凝土L形柱的力学性能和工作机理进行分析,将钢管对混凝土不均匀的约束作用简化为侧压相等的约束.考虑截面形状对侧向约束的影响,对Mander约束混凝土本构模型进行修正,建立了核心混凝土的本构关系.应用有限元软件ABAQUS对3个轴压短柱试件进行了模拟分析,并将计算结果与试验结果进行了对比,在此基础上探讨了构件中钢管对混凝土的约束机理.计算结果表明,该本构关系能较好地适用于对钢管混凝土L形柱轴压性能的非线性分析,钢管对混凝土的约束效应主要集中在L形截面阳角处.     

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.