钢—混凝土组合梁单调静力性能有限元分析

利用ANSYS软件建立了钢—混凝土组合梁的有限元模型,并对其进行了非线性分析,通过与试验结果的对比验证了建模方法的正确性,在此基础上,分析了栓钉间距、有效预应力等参数对钢—混凝土组合梁静力性能的影响,以期为钢—混凝土组合梁的设计计算提供指导。     

加气混凝土砌块填充墙钢框架抗剪性能有限元分析

利用ABAQUS有限元软件,对一榀钢框架和一榀加气混凝土砌块填充墙钢框架的抗剪性能进行对比分析,在此基础上对加气混凝土砌块填充墙钢框架的抗剪性能进行参数分析。对比分析结果表明加气混凝土砌块填充墙钢框架是一种较好的抗侧力结构体系,其初始刚度和抗剪承载力均明显高于纯钢框架;参数分析结果表明框架柱轴压比、墙体高厚比和墙体开洞率是影响加气混凝土砌块填充墙钢框架抗剪性能的主要因素。对未开洞加气混凝土砌块填充墙钢框架初始刚度的理论计算公式进行了推导,其计算结果与有限元分析较为吻合。     

钢-再生混凝土组合梁受弯性能与设计方法研究

为研究再生粗骨料掺入量对钢-混凝土组合梁受弯性能的影响并提出钢-再生混凝土组合梁受弯性能设计方法，基于ABAQUS软件建立组合梁的精细化有限元模型，采用15组钢-再生(普通)混凝土组合梁足尺试验结果验证模型的可靠性。通过参数分析，量化再生粗骨料取代率对组合梁受弯性能(包括受弯承载力与抗弯刚度)的影响。根据参数分析结果对现有的组合梁设计方法进行评估，进而提出钢-再生混凝土组合梁受弯性能设计方法。研究结果表明：对于混凝土强度相同的组合梁，与采用普通混凝土相比，再生粗骨料取代率为50%和100%时，组合梁受弯承载力分别降低0.8%～2.2%和1.5%～3.5%,抗弯刚度分别降低1.2%～5.4%和4.2%～7.3%;对于不同再生粗骨料取代率的组合梁受弯性能(包括受弯承载力与抗弯刚度),GB 50017—2017《钢结构设计标准》中的设计方法计算结果与有限元分析结果的比值的分布规律相同，再生粗骨料取代率是钢-再生混凝土组合梁受弯性能的最主要影响参数；考虑再生粗骨料取代率影响的钢-再生混凝土组合梁设计方法与钢-普通混凝土组合梁设计方法计算精度相近，且具有更高的安全储备。     

部分包覆钢-轻骨料混凝土组合短柱轴压性能数值分析

为研究部分包覆钢-轻骨料混凝土组合(PELC)短柱的轴压性能,采用ABAQUS软件建立了轴压作用下部分包裹钢-轻骨料混凝土组合短柱的有限元模型。通过典型构件揭示了部分包覆钢-轻骨料混凝土组合短柱在轴压荷载作用下的全过程受力机理与破坏模式; 分析了轻骨料混凝土强度、系杆间距、含钢率以及翼缘宽厚比等参数对部分包覆钢-轻骨料混凝土组合短柱轴压性能的影响规律; 基于规范AISC 360并考虑轻骨料混凝土约束效应,提出了一种部分包覆钢-轻骨料混凝土组合短柱轴压承载力的计算公式。结果表明:部分包覆钢-轻骨料混凝土组合短柱在轴压荷载作用下的主要破坏模式为轻骨料混凝土压溃、H型钢正弦半波状鼓曲以及系杆屈服; 部分包覆钢-轻骨料混凝土组合短柱的极限承载力将随着轻骨料混凝土强度与含钢率的增加而提高,延性将随着含钢率的增加而提高,随着系杆间距和轻骨料混凝土强度的增加而降低; 研究结果将为轻骨料混凝土组合柱在实际工程中的设计与应用提供理论依据。     

高含钢率型钢混凝土压弯构件受力性能影响因素分析

以8个含钢率分别为13.12%和15.04%、截面尺寸为500mm×500mm的型钢混凝土柱水平拟静力加载试验为基础,分析轴压比、含钢率和配箍率对高含钢率型钢混凝土压弯构件荷载-位移骨架曲线的影响。利用有限元分析软件ABAQUS建立试验试件的非线性有限元分析模型,模拟试验骨架曲线,验证有限元分析模型的有效性。以含钢率、轴压比和配箍率为参数,对37个型钢混凝土压弯构件进行参数分析,建模时考虑了型钢和箍筋对混凝土的约束作用,分析各参数对含钢率在20%以内的型钢混凝土柱骨架曲线的影响。结果表明：随着轴压比的增大,不同含钢率试件的屈服点割线刚度、峰值荷载、极限位移和延性水平逐渐接近,高含钢率型钢混凝土柱的优势逐渐减弱;当设计轴压比小于1.2时,型钢混凝土柱试件均具有良好的延性;随着配箍率的增大,峰值荷载和峰值位移均增大,试件延性增大。     

波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁抗扭性能研究

以波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁为研究对象，开展抗扭性能试验和理论分析，并与波形钢腹板-钢管桁式弦杆组合梁和波形钢腹板-钢管混凝土弦杆组合箱梁抗扭性能进行对比；研究波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁的扭曲破坏形态、截面类型、管内混凝土对组合梁抗扭性能的影响，并探讨波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁抗扭承载能力计算方法。结果表明，波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁可等效为闭口箱形截面。扭曲破坏形态为混凝土桥面板沿与梁轴线呈45°方向斜向开裂，且纵向钢筋发生屈服。管内混凝土对组合梁抗扭刚度和抗扭承载能力具有一定的贡献度。基于线性刚度叠加方法，提出钢管混凝土组合抗扭刚度计算方法。根据波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁可能发生的四种扭曲破坏形态，提出波形钢腹板-钢管混凝土桁式弦杆组合梁抗扭承载能力计算方法，并将采用该文所提出的组合梁抗扭承载能力计算方法得到的理论计算结果与试验和有限元分析结果进行对比，误差不超过8.5%。     

钢-煤矸石混凝土组合梁抗弯性能及其设计方法

采用ABAQUS软件建立钢-混凝土组合梁抗弯性能有限元模型,并利用现有的钢-混凝土组合梁抗弯性能足尺试验结果验证模型的可靠性;进行参数分析,量化自燃煤矸石粗骨料取代率及抗剪连接度等参数对钢-混凝土组合梁抗弯性能的影响;基于有限元分析结果对现行的钢-混凝土组合梁设计方法的适用性进行评述,进而提出钢-自燃煤矸石混凝土组合梁抗弯设计方法。研究结果表明：钢-混凝土组合梁抗弯性能随自燃煤矸石粗骨料取代率的增加而降低,相比钢-普通混凝土组合梁,自燃煤矸石粗骨料取代率为50%和100%的组合梁抗弯承载力分别降低1.1%～2.6%和2.2%～5.4%、抗弯刚度分别降低3.6%～4.7%和8.3%～10.0%;自燃煤矸石粗骨料取代率及抗剪连接度对钢-混凝土组合梁抗弯性能存在耦合影响,随着抗剪连接度的增大,自燃煤矸石粗骨料取代率对组合梁抗弯承载力的影响增大、对组合梁抗弯刚度的影响降低;提出考虑取代率和抗剪连接度影响的组合梁设计方法,可有效预测钢-自燃煤矸石组合梁的抗弯性能,且与钢-普通混凝土组合梁设计方法的预测精度相近。     

国外期刊论文简介

不同参数的外伸端板节点试验;评估重大火灾下高层建筑安全性的简单方法;钢-混凝土组合蜂窝梁在高温下的性能;平端板拼接节点初始刚度的参数有限元分析;分析钢框架非弹性屈曲的新方法;     

无端板方钢管再生混凝土短柱中心局部受压承压性能有限元分析

利用有限元软件ANSYS对方钢管再生混凝土短柱中心局部受压承载性能进行非线性分析,探讨了截面含钢率、再生骨料取代率等因素对其性能的影响。研究结果表明,有限元计算结果与试验结果吻合较好,所建立的有限元模型可较好地满足对方钢管再生混凝土短柱进行局压承载力模拟分析的要求;方钢管再生混凝土短柱局压受力特性与方钢管普通混凝土相似,局压承载力随着含钢率的增大而提高,且提高幅度呈非线性增长,含钢率为0.12时的局压承载力相对于含钢率为0.08时有较大幅度的提高;局压承载力与再生混凝土抗压强度基本呈线性关系,其比值控制在4.5左右。实际工程中需以再生混凝土实测强度为标准,进行方钢管再生混凝土构件局压承载力的验算。     

大跨度钢屋盖与底部混凝土混合结构工程分析

对底部为混凝土结构上部为大跨度钢屋盖结构的混合结构体系的整体建模与计算方法进行了论述。通过工程实例,论述了地下室与上部结构共同作用分析的方法;对比了采用单一阻尼比与采用应变能阻尼比下结构的地震响应;论述了上部大跨度钢屋盖与混凝土相接处弹性支座的模拟与滑移验算方法。解决了大跨度钢屋盖与底部混凝土混合结构整体分析的关键技术问题。     

国际期刊导读

通过子结构试验对转播塔进行性能评估;多边形复式管格构柱的不稳定性能及工程应用;加载钢管混凝土柱防火性能标准的建模分析;流算法在模态适应性推覆分析中的应用;计算钢框架结构底部剪力的新方法     

核电站安全壳钢衬里作用探讨

核电站核反应堆的维护结构安全壳钢衬里,其重要性不言而喻。安全壳内部钢衬里正是基于密封性能的重要考虑,抵御异常事故工况下的核污染扩散。当前,对于钢衬里的重要作用和结构形式人类的认识也是逐渐深入,核电站安全壳钢衬里已简单退化成核电站安全壳密封性能的需求,不再充当结构强度需要,但是对于壳体混凝土裂缝开展隐患起到有利的降低作用。作为钢衬里密封板既充当密封性能作用,又降低了混凝土的收缩和徐变、减少了混凝土开裂风险;对于后者结构性功能很少受到人们的重视,作为弹性结构设计也多被忽略。通过核电站安全壳钢衬里的影响作用分析、特别是对主体结构混凝土开裂影响分析指导混凝土结构的设计,确保结构设计的特殊性功能需求。     

新型外包钢-混凝土组合梁与普通钢-混凝土组合梁性能对比分析

新型外包钢-混凝土组合梁与普通钢-混凝土组合梁相比具有受力性能好,防火性能高,综合经济指标提升等优势。运用ANSYS有限元分析软件从完全剪力连接和部分剪力连接两个方面对新型外包钢-混凝土组合梁和普通钢-混凝土组合梁进行受力性能对比和分析,得出新型外包钢-混凝土组合梁性能优于普通钢-混凝土组合梁的结论。     

椭圆钢管混凝土构件受剪性能数值分析研究

为了研究椭圆钢管混凝土构件的受剪性能和破坏机理,通过ABAQUS软件分别在长轴和短轴方向建立了椭圆钢管混凝土受剪构件的数值分析模型。揭示了椭圆钢管混凝土构件在纯剪状态下的破坏模式。开展了椭圆钢管混凝土构件受剪性能的参数分析,分别在长轴和短轴方向上研究了剪跨比、钢材强度、混凝土强度、截面含钢率、长短轴比和截面面积等参数对椭圆钢管混凝土构件抗剪承载力的影响。研究结果表明,椭圆钢管混凝土的破坏模式根据剪跨比的不同可分为剪切破坏、弯曲破坏和弯剪破坏;椭圆钢管混凝土构件的抗剪承载力随着钢材强度、混凝土强度、截面面积和含钢率的增大而增大,随着剪跨比、长短轴比的增大而减小。研究结果将为建立椭圆钢管混凝土构件设计方法提供参考。     

两跨连续钢-再生混凝土组合板长期性能与预测

为量化掺入再生粗骨料对两跨连续钢-再生混凝土组合板长期性能的影响并提出相应的设计方法,综合考虑混凝土非均匀收缩、徐变及开裂的影响,采用ABAQUS软件建立组合板长期性能有限元模型,并利用现有长期性能试验数据验证有限元模型的可靠性;进行有限元参数分析,量化再生粗骨料取代率等因素对两跨连续钢-再生混凝土组合板长期性能的影响;进而提出两跨连续钢-再生混凝土组合板长期性能设计方法,并对设计方法的可靠性进行评价。研究结果表明：所建立的有限元模型可有效预测两跨连续钢-再生混凝土组合板的长期性能,预测值与试验值相差在10%以内;再生粗骨料取代率对两跨连续组合板长期性能影响显著,再生粗骨料取代率分别取50%和100%时,组合板长期中支座负弯矩与跨中挠度分别增加7%与12%、21%与42%;考虑混凝土非均匀收缩变形影响的长期性能设计方法可有效预测两跨连续组合板的长期负弯矩作用范围、中支座负弯矩、裂缝宽度及跨中挠度,预测值与试验值最大相差15.3%。     

内置钢板与内置钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能对比研究

通过对2组内置钢板混凝土组合剪力墙和内置钢桁架混凝土组合剪力墙拟静力试验的模拟,确定计算模型的建立方法,并选取2片相同含钢率的内置钢板混凝土组合剪力墙和内置钢桁架混凝土组合剪力墙模型进行侧向低周反复荷载作用下的计算分析,对比了2片剪力墙模型的承载力、刚度及其退化过程、延性、耗能及滞回特性,并选取实际工程为算例,对采用两种组合剪力墙的整体结构从抗侧刚度、破坏模式、层间位移角、位移时程及塑性发展等方面进行了抗震性能的对比。研究结果表明：对于构件层次,随着墙体高宽比的增大,内置钢板混凝土组合剪力墙的承载力、耗能能力及延性逐渐优于内置钢桁架混凝土组合剪力墙;对于结构层次,当墙体高宽比较大时,采用内置钢板混凝土组合剪力墙结构的抗震性能要优于采用内置钢桁架混凝土组合剪力墙的结构。     

内置十字型钢方钢管混凝土短柱压扭性能研究

为研究内配十字型钢钢管混凝土柱在压扭作用下的受力性能，基于相关试验验证了有限元模型可靠性，并对比了不同加载路径时内配十字型钢方钢管混凝土柱的N/N_u-T/T_u相关曲线。重点对相同截面尺寸的钢管混凝土和内配型钢钢管混凝土在保持总含钢率相同和钢管壁厚相同的情况下分别进行受扭对比分析，随后对先压后扭作用时不同影响参数进行分析。结果表明先压后扭和先扭后压作用时内配型钢钢管混凝土的N/N_u-T/T_u相关曲线基本一致；保持构件截面尺寸和总含钢率相同时，钢管混凝土的抗扭性能优于内配型钢钢管混凝土，而保持构件截面尺寸和钢管壁厚相同时，内配型钢钢管混凝土的抗扭性能更好；各材料强度和型钢截面尺寸对压扭作用时的N/N_u-T/T_u相关曲线影响不显著，N/N_u-T/T_u相关曲线仅受轴压比的影响。基于参数分析建议了压扭作用时内配十字型钢方钢管混凝土构件承载力计算方程。     

高温下钢管约束型钢混凝土柱的受力性能

火灾下无防火保护的结构构件温度会迅速上升,从而造成钢材和混凝土的强度明显下降。为了研究火灾下钢管约束型钢混凝土柱的受力性能,考虑火灾下钢管约束型钢混凝土柱的不均匀温度分布及温度对材料力学性能的影响,提出了火灾下受轴心荷载作用的钢管约束型钢混凝土柱承载力的计算方法。利用有限元软件ABAQUS对提出的计算方法进行了验证,结果吻合较好。进而采用该计算方法对影响高温下承载力的参数进行了分析,研究表明:随着构件截面尺寸的增加以及混凝土强度和钢材强度的提高,构件的承载力逐渐增加,而钢管壁厚的改变对承载力并无太大影响。利用有限元软件ABAQUS分析了荷载比、构件尺寸、钢管壁厚等因素对构件耐火极限的影响,发现耐火极限随着荷载比和钢管壁厚的增加而减小,随着构件尺寸的增加而增大。     

角钢格构加劲圆钢管约束混凝土柱轴压性能数值研究

采用有限元分析软件ABAQUS对18个角钢格构加劲圆钢管约束混凝土柱的轴压性能进行了数值模拟研究。将角钢格构加劲圆钢管约束混凝土柱和圆钢管约束型钢混凝土柱的轴压性能进行对比分析,进而研究了钢管径厚比、钢骨含钢率、缀板间距等因素对试件最大荷载和延性的影响。结果表明:角钢格构加劲圆钢管约束混凝土柱具有良好的受压性能;角钢格构加劲圆钢管约束混凝土柱的最大荷载和延性随着钢管径厚比和缀板间距的减小以及钢骨含钢率的增加而增大,且延性增加的幅度随之逐渐减小;钢骨含钢率处于3.87%～7.18%时,试件有较高的最大荷载和延性;缀板间距可依据普通格构式柱的设计要求取值。提出了角钢格构加劲圆钢管约束混凝土柱轴压承载力建议计算公式,计算结果偏于安全保守,可用于工程设计参考。     

钢-混凝土组合扁梁楼盖承载性能有限元分析

钢 混凝土组合扁梁楼盖的采用可以降低结构层高,改善钢结构的防火性能,形成无柱大空间与“无梁楼盖”的建筑效果;组合扁梁楼盖具有良好的力学性能,在多高层结构中,既能做框架梁受力,又能承载楼面的作用荷载;同时深肋压型钢板的采用可以降低楼板自重同时可作为永久模板使用,大大提高施工速度,带来很好的经济效益,在多高层钢结构建筑中有广阔的应用前景。论文采用有限元软件ANSYS建立钢－混凝土组合扁梁整体楼盖三维实体模型。对组合扁梁楼盖在竖向荷载作用下的承载性能、变形特点以及楼板自振频率进行了分析,同时对组合扁梁的有效宽度及肋部混凝土的影响进行了计算分析。分析结果表明：钢－混凝土组合扁梁楼盖具有良好的承载性能并能较好地满足正常使用的要求;肋部混凝土及配筋对楼盖的承载力有较大的影响;楼盖主梁的有效宽度分析应建立在整体模型和试验的基础之上。