基于MATLAB的空间桁架梁的内力分析计算

针对空间桁架梁杆件多、载荷工况复杂、计算量大、内力图多等特点,运用节点法总结并归纳出桁架梁的各个杆件的内力计算递推公式,并用MATLAB软件进行了仿真计算。该方法是根据推导出的计算公式,运用数学变换来建立空间桁架梁数学模型,确定变量之间的函数关系,分步编制弦杆和腹杆的内力计算程序仿真输出数据和图形。通过仿真得到桁架梁的各杆件在不同的载荷组合工况下的受力情况,找出在最不利工况下的受力杆件,为结构的轻量化研究提供理论基础。     

输电钢管塔空间KK型管板连接节点极限承载力

空间KK型管板连接节点作为输电钢管塔中最主要的节点型式,其安全性是整个塔架结构安全的重要保证。相比较于平面K型节点,在考虑实际结构中节点空间效应后的KK型节点的受力性能更为复杂。在平面K型管板节点的试验研究基础上,对两类空间KK型管板节点展开参数化分析,重点讨论了节点几何尺寸参数和主管轴压应力比等因素对节点极限承载力的影响变化规律。结合大量有限元参数分析所得计算结果,并综合考虑各种因素对节点极限承载力的影响,提出了空间KK型管板连接节点在主管管壁局部屈曲破坏模式下的极限承载力建议计算方法。     

PC多梁式梁的横向受力非线性分析

为研究破坏全过程中预应力钢筋应力变化、主梁和横隔板裂缝发展及其对荷载横向受力分布的影响,建立PC多梁式梁的计算模型,利用弥散裂缝模型等来描述混凝土的材料非线性性能,根据PC多梁式梁的结构受力机理和受力特点,设计了中载加载和偏载加载工况,并对横向受力性能指标进行相应的计算分析和综合评价.研究表明:建立的PC多梁式梁力学计算模型是正确的,主梁和横隔板开裂顺序与荷载布置方式有关,中载作用下横隔板先于主梁开裂,偏载作用下主梁先于横隔板开裂;横隔板开裂削弱整体横向联系,使主梁协同受力性能减弱,荷载横向分布趋于不利变化;预应力钢筋应力在结构处于弹性阶段增长缓慢,其后应力迅速发展直至屈服.     

往复荷载作用下方钢管混凝土柱组合扁梁连接节点滞回性能试验研究

进行了2个方钢管混凝土柱组合扁梁外加环板式节点试件在恒定轴力和水平往复荷载作用下的滞回性能试验,初步了解了该类节点的受力性能和破坏过程,分析了环板宽度对节点抗震性能的影响.结果表明,随着环板宽度的增加,节点的承载能力和刚度都有较大程度的提高;混凝土板的存在对节点性能有一定的影响.     

不规则布置梁加强环式梁柱节点的试验研究

加强环式节点是目前研究最成熟、应用最广泛的钢结构梁柱节点形式。以往的研究都把重点放在规则布置梁加强环式梁柱节点的受力分析上,没有涉及特殊不规则布置梁柱连接节点。特殊的不规则布置梁柱连接节点的设计是钢结构设计的难点。本文通过2个不规则布置梁加强环式梁柱节点的足尺模型试验,研究该类型节点的受力性能和破坏机理。实验结果表明,加强环板能有效地将梁翼缘的应力传递至钢管壁,加强环板与钢管壁能共同工作,但应考虑钢管壁参与工作的有效范围;无梁一侧的环板的应力较小;合理的设计可以保证该类型节点具有良好的工作性能。     

轴力作用下钢桥面板构造细节受力分析

为研究正交异性钢桥面板在轴力作用下的受力情况,建立全桥杆系有限元模型,获取钢桥面板所受轴力信息;建立钢桥面板局部有限元模型,提取各工况下疲劳细节关注点处应力,分析应力的变化情况,获取各疲劳细节最不利加载工况,比较研究最不利加载工况下各构造细节在轴力作用下的疲劳性能。结果表明,轴力对各细节应力幅影响较小,对U肋与横隔板围焊处和横隔板焊趾处平均应力影响较大,对U肋与顶板焊缝和弧形缺口平均应力影响较小。     

上海东方体育中心综合体育馆屋盖结构风振分析

在屋盖同步风洞试验测量的基础上,采用CQC法对上海东方体育中心综合体育馆大跨屋盖进行了较为准确的空间风振分析。分析了多个复杂空间振型对有代表性节点的动位移根方差的影响,得到本体育馆的最大参振振型为30阶;考虑了两种荷载组合工况,比较了工况1、工况2和自重作用下屋盖结构的节点位移和基底反力,工况1作用下的节点位移和基底反力最大,工况2作用下的相应结果最小;最后给出了5个不利风向下的位移风振系数,可供参考。     

变电站构架多支管空间节点有限元分析

文章以220kV风帆式联合构架变电站的多支管空间节点为背景,对节点进行了非线性有限元分析。在有限元分析中,对于2种荷载工况,研究了节点在1.5倍各工况设计荷载下的力学性能,分别得出节点在2种工况下应力云图、位移云图、荷载-位移曲线、破坏形式及极限承载力。结果表明,节点各区域应力均未超过材料的屈服强度,节点并无明显变形,节点在各工况下的极限承载力富余较大,节点设计安全合理。     

方钢管混凝土柱与H 型钢梁外环板刚接节点性能研究

通过对国标图集中方钢管混凝土柱与H 型钢梁外环板刚接节点模型以及3 组相应衍生模型 的有限元计算分析, 研究了外环板刚接节点在静力荷载下的受力性能以及影响节点刚接性能的各 项因素.分析结果表明:现有标准节点偏于保守, 外环板外伸宽度可减小约25 %;增加外环板外伸 宽度和增加外环板厚度均能提高节点弹性极限承载力, 后者更加经济有效;随着钢柱壁厚的增加, 柱角内侧环板应力增加, 外侧环板应力减小, 高应力区域向柱角内侧偏移, 节点弹性极限承载力随 板厚增加而提高, 但增幅较小.有限元分析和近似试验结果比较表明, 两者吻合良好, 有限元分析能 较好地模拟试验过程.     

钢管混凝土柱-钢梁外加强环螺栓连接节点受力性能研究

针对装配式建筑的发展趋势及钢管混凝土结构的诸多优点,研究一种装配式钢管混凝土柱-钢梁外加强环螺栓连接节点。通过ABAQUS数值模拟,确定连接件外加强环的合理形状;通过节点静力加载试验研究及数值模拟对比分析,研究节点的破坏形式、受力性能;针对外加强环形状进一步参数化分析优化设计,研究外加强环的环板厚度、圆环宽度、斜直边与轴线夹角3个因素对节点受力性能的影响。研究结果表明:节点采用合理的外加强环形状时,节点塑性铰外移到钢梁上,外加强环塑性损伤可以忽略;试件破坏时,破坏发生在外加强环外侧钢梁腹板及翼缘上,节点受力性能好、承载力高,节点塑性铰位置明确;外加强环形状参数化分析显示,外加强环形状对节点受力性能及承载力曲线影响显著。     

不规则布置梁双层加强环式梁柱节点的试验研究

通过2个不规则布置梁双层加强环式梁柱节点的足尺模型试验,研究该类型节点的受力性能和破坏机理.实验结果表明,加强环板能有效地将梁翼缘的应力传递至钢管壁,加强环板与钢管壁能共同工作,该相互作用对柱钢管壁有一定的影响;合理的设计可以保证该类型节点具有良好的工作性能. 更多还原     

钢管混凝土柱-环扁梁中节点的理论分析

研究了钢管混凝土柱-钢筋混凝土环梁中节点(简称环梁节点)和钢管混凝土柱-钢筋混凝土环扁梁中节点(简称环扁梁节点)的内力传递机理,提出了环梁节点、环扁梁节点静载实验和低周反复荷载实验的节点受力模型,分析了静载实验和低周反复荷载实验节点受力模型的不同点.研究表明,在静载作用下,环梁、环扁梁节点计算截面有剪扭、拉弯和纯弯截面;在低周反复荷载作用下,环梁、环扁梁节点计算截面有剪扭、拉弯和纯扭截面.     

RC带板中柱空间节点抗震性能研究和有限元分析

文章基于钢筋混凝土中柱带板空间节点低周反复荷载试验以及ABAQUS程序的有限元数值模拟,分析了在平面内和斜向45°方向上不同加载方式下带板节点的裂缝分布、力—位移滞回曲线等抗震性能;研究了负弯矩作用下梁端截面位置处的楼板钢筋应变分布规律,提出了负弯矩作用下梁端截面位置处楼板有效翼缘宽度取值建议并对梁端承载力进行了分析。结果表明:斜向45°方向加载时,节点处于双向受力状态,对结构承载力有明显影响;斜向加载同平面加载相比梁端位置处楼板有效宽度进一步增大;梁端抗负弯矩承载力计算值和试验值吻合较好,ABAQUS有限元分析所得骨架曲线与试验骨架曲线吻合较好。     

环口板加固Y型方钢管节点在轴压作用下极限承载力的有限元分析

对支管宽度与主管宽度比β,主管宽度与主管壁厚的比2γ,环口板厚度与主管管壁厚之比γc和环口板宽度与支管宽度之比lw/d1等参数对环口板加固Y型管节点在轴压作用下的极限承载力进行了有限元分析.分析结果表明环口板加固Y型方钢管节点的极限承载力相对于未加固节点得到了很大的改善.为了提高节点的承载能力,建议环口板的厚度不宜超过主管厚度的2.5倍,环口板的宽度不宜超过支管宽度的3倍.     

空间KK型钢管—板节点受力性能分析

针对特高压输电塔结构空间KK型钢管-板节点进行非线性有限元分析,考查了节点的破坏模式和极限承载力。重点分析了腹杆加载比例、几何参数和主管应力比等对空间KK型钢管-板节点极限承载力的影响。结果表明,腹杆加载比例为正时,节点极限承载力随其增大而显著降低;腹杆加载比例为负时,其对节点极限承载力的影响不大;主管应力比对节点极限承载力的影响随腹杆加载比例的变化而对节点的受力性能形成复合影响效应。在此基础上,通过对数值结果的回归分析,并综合考虑各种因素对节点极限承载力的影响,提出了该类节点的极限承载力计算公式。     

十字截面钢管混凝土柱框架中柱节点抗震性能对比研究

现行框架节点试验研究多侧重于平面节点,而结构和构件在地震作用下均处于空间受力状态,为比对平面节点与空间节点的受力性能差异,以十字形截面钢管混凝土异形柱-钢梁中柱节点为研究对象,设计并制作了两个空间节点模型和两个平面节点模型,通过施加恒定轴压比的竖向荷载和低周反复水平荷载,对节点模型进行了加载破坏试验.结果表明:空间节点和平面节点破坏现象基本一致,都具有良好的延性和耗能能力,平面节点更优.轴压比对节点的承载力和延性性能有一定的影响,随着轴压比增大,延性性能降低.     

江阴魔方时代广场复杂梁柱节点承载性能试验研究

为研究大悬挑钢管混凝土梁柱节点的受力性能,制定了足尺试验和FEM数值模拟相结合的验证性研究方案.针对悬挑梁柱节点汇交杆件多、荷载大、内力复杂、加载困难等特点,设计了15 m×10 m×10 m的大型自平衡反力架加载系统,采用试验手段和FEM数值分析技术相结合的方法对节点的受力性能进行了研究.从理论和试验上研究了加强环式梁柱节点的工作机理、工作性能和传力机制,并将试验结果与FEM数值结果进行比较,验证FEM数值模拟的正确性.试验结果表明,该节点在1.3倍设计荷载下是安全的,并且仍具有一定的承载潜力;大悬挑的存在,致上柱偏心受压,有较大的水平位移,应用时应加强上柱刚度;梁上翼缘与加强环间有较大的应力集中,施工中应保证焊接质量;内加强环对节点受力性能的影响较小.     

钢管塔架K型加肋节点的承载力分析

通过试验对1／4加肋K型钢管插板连接节点的极限承载力进行了研究,同时借助有限元分析了主管壁厚,环板宽度和厚度以及不同加肋方式对节点极限承载力的影响。在此基础上根据试验和有限元结果以及节点的破坏模式提出了适用于估算此类节点极限承载力的极限分析模型和建议公式。结果表明：加肋K型钢管插板连接节点的承载力受主管壁厚和环板宽度和厚度的影响较大,且分主管控制和环板控制2种情况来讨论。采用的四铰破坏机理和五铰破坏机理极限分析模型能较好的反映此类节点的受力性能。     

方钢管混凝土柱-钢梁外加强环节点的非线性有限元分析

目的研究环板宽度和柱轴压比对方钢管混凝土柱-钢梁外加强环节点力学性能的影响.方法采用ABAQUS有限元程序,对方钢管混凝土柱-钢梁外加强环节点进行非线性分析,计算和分析了外环板节点受力的荷载-变形全过程关系曲线.结果给出了有限元计算中钢材和混凝土本构关系模型、钢管及其核心混凝土之间界面模型等确定方法,分析柱端水平荷载-水平位移（P-Δ）骨架曲线,并提出了合理的环板宽度设计建议,理论计算结果与试验结果吻合较好.结论柱轴压比的增大和环板宽度的减小,都会降低节点水平极限承载力;按现有规程设计外加强环是安全可靠的,但环板宽度可按2/3设计就已满足抗震要求的承载力和刚度.     

复式钢管混凝土柱-钢梁空间节点有限元研究

目的研究复式钢管混凝土柱(CFST)与钢梁连接空间节点的抗震性能,为复式钢管混凝土结构空间节点的后续研究与应用提供参考.方法运用有限元模拟软件ABAQUS建立了外加强环式复式钢管混凝土柱与H型钢梁节点的空间模型,通过选取计算单元、设定接触关系、施加载荷等一系列建模过程,建立了3种不同参数下的6个模型,考察不同加载方式、不同混凝土强度等级及核心混凝土的存在对空间节点的抗震性能的影响.结果空间双向加载制度2对空间节点的承载力、刚度、变形性能和耗能性能影响较大,与平面加载方式相比,承载力下降了14.3%,累积耗能降低15%,刚度退化明显;随着混凝土强度等级的提高,节点的承载力越高,混凝土强度等级的变化对刚度退化影响越不明显;核心混凝土的存在有效地提高了节点承载力,延缓了节点刚度的退化速度.结论实心高强复式钢管混凝土柱与钢梁空间节点在双向加载作用下的抗震性能较平面节点试件的抗震性能要差,应加强空间节点抗震试验方法的研究.