型钢混凝土框架静力非线性分析塑性铰参数研究

SRC构件具有比普通RC构件更高的承载力和极限变形能力.但由于SRC构件塑性铰属性参数较难确定,使该结构很难直接应用静力非线性方法进行分析,而是转化为等刚度的RC构件进行计算.从理论上给出了SRC框架压弯构件PMM铰N-Mx-My相关面的形成方法,提出了型钢混凝土构件弯矩-曲率曲线的确定及将其转化为杆单元塑性铰弯矩-曲率关系的方法,并得到了塑性铰区长度的计算方法.应用确定的铰属性参数对两跨三层SRC框架进行了静力非线性分析,结果与振动台试验吻合较好,表明这种铰属性参数用于SRC构件静力非线性分析是合适的.最后通过与具有相同刚度的RC框架计算结果对比分析,表明采用这种刚度相等的RC构件进行计算低估了SRC框架的抗震能力.     

高层钢结构双重非线性分析的塑性铰法

引入塑性铰的概念,建立了空间梁单元弹塑性刚度矩阵,同时考虑几何非线性、残余应力、端部约束等的影响,给出了一套钢结构复杂体系的有限元计算方法。理论上简单易行,具有良好的可靠性,为高层钢结构力学性能的实用分析奠定了理论基础。     

SAP2000在静力弹塑性分析时塑性铰的修改

介绍了SAP2000在静力弹塑性分析(Pushover)时的规范背景。当采用中国规范,运用SAP2000进行Pushover分析时,需对塑性铰进行修改。提出了修改建议,通过算例对中心支撑钢框架采用两种塑性铰进行Pushover分析,并对结果进行比较,表明塑性铰的修改是必要的。     

人工消能塑性铰构造低周往复试验研究

为提高装配式钢筋混凝土框架结构的抗震性能,针对震后梁、柱构件损伤严重等问题,提出了一种新型框架梁端构造——人工消能塑性铰,即在框架梁端通过预埋机械铰实现梁、柱构件铰接,同时安装附加钢板承载并耗能.设计制作了8组不同截面形式和构造的附加钢板试件,并对装有不同附加钢板的人工消能塑性铰构造进行低周往复荷载试验,研究该构造的破...     

钢管混凝土组合节点的非线性有限元分析

在钢管混凝土柱—钢骨混凝土梁组合节点试验研究的基础上利用有限元软件ANSYS进行了反复荷载作用下的数值模拟,并对不同腹板厚度和钢骨混凝土梁纵筋配筋量对该组合节点承载力的影响进行了分析。结果表明,有限元计算所得的结果基本能反映结构在反复荷载作用下的应力状态、受力性能等。     

蜂窝式可替换塑性铰框架试件抗震性能

为避免梁柱翼缘相交处的焊缝在地震作用下发生脆性破坏,本文设计了一种蜂窝式可替换塑性铰梁柱节点,并对基于此节点的4个不同蜂窝式耗能环尺寸的框架试件模型进行了低周往复加载的ABAQUS有限元模拟和低周往复加载试验。充分分析了各框架试件有限元模型和实验试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性性能等,探讨蜂窝式耗能环的法向厚度和径向厚度对此节点框架滞回性能的影响。分析结果表明：蜂窝式可替换塑性铰节点框架的滞回曲线较为饱满,具有良好的抗震性能;等间距地增加蜂窝式耗能环阵列的径向厚度,可以提高蜂窝式梁柱节点框架的耗能能力和屈服后的变形能力。蜂窝式可替换塑性铰节点保护了梁柱节点焊缝,能够有效实现塑性铰外移。     

部分端板连接梁柱组合节点抗弯承载力计算

目的对部分端板连接梁柱组合节点进行弹塑性分析,提出此类节点塑性抗弯承载力的计算方法.方法采用ANSYS有限元软件建立部分端板连接梁柱组合节点模型,与已有试验数据对比验证其模拟的可靠性.对部分端板连接梁柱组合节点进行参数分析,研究节点弯矩与转角之间的关系,探讨抗弯承载力的计算方法.结果提出了计算节点塑性抗弯承载力的精确计算方法,该方法的计算结果与有限元分析结果基本一致,相对误差小于10%,计算方法的精度优于欧洲规范计算方法.结论新方法能很好计算部分端板连接钢框架组合节点塑性抗弯承载力,可为制定相关规范提供借鉴.     

部分端板连接梁柱组合节点有限元分析

对静力荷载下部分端板连接工字型截面梁柱组合节点的有限元模型进行分析,通过变换参数,得出了楼板配筋率、钢筋强度、梁柱钢材强度、钢梁高度、端板厚度、端板高度等参数的变化对节点工作性能的影响规律.     

对梁端开缝人工塑性铰的进一步研究

文献1提出了一种新型梁腹中开缝人工塑性铰方案,且提出了其内力和承载能力计算公式;本文在此基础上进一步分析了该人工铰的转移条件、开缝位置及开缝的长度,并据试验结果提出了相应的设计建议。     

薄壁钢混凝土组合结构节点非线性有限元分析

在已有的薄壁钢—混凝土组合结构节点试验研究的基础上,研究了薄壁钢—混凝土组合结构节点的非线性力学性能.基于材料非线性及几何非线性,应用ANSYS有限元软件建立有限元模型并模拟了薄壁钢—混凝土组合结构节点受力过程,计算结果得到了试验结果的验证.对薄壁钢—混凝土组合结构节点进行了参数分析,得到了影响节点极限弯矩的主要因素,所得结果可为相关理论分析及工程应用提供借鉴和参考.     

预制钢-混凝土组合楼梯抗弯性能与舒适度分析

为推进组合材料在建筑结构中的应用,对预制钢-混凝土组合楼梯踏步的抗弯性能和楼梯整体的舒适度进行研究。进行6个楼梯踏步试件的四点弯曲试验,主要探究抗剪件形式和踏步与梯梁的连接方式对楼梯踏步承载性能的影响。试验结果表明,相对于角钢和栓钉抗剪件,槽钢抗剪件对楼梯踏步的承载力提升更为显著。此外,焊接试件的承载力受抗剪件的影响较小,并且高于简支试件的承载力,在今后的工程应用中,焊接可以作为钢-混凝土组合楼梯踏步与梯梁连接的主要方式。为了更准确地研究楼梯踏步的力学行为,使用ABAQUS有限元软件对其进行建模,该有限元模型能够准确模拟楼梯踏步的力学行为。在验证模型准确性的基础上,对整体楼梯进行舒适度分析。结果表明,在规范限值范围内,楼梯的自振频率和人致激励下的加速度响应均满足行走的舒适度要求,使用过程中不会引起明显不适,符合人体工程学的要求。试验和建模分析证明,槽钢抗剪件对楼梯踏步的承载力提升效果更好,焊接可以作为楼梯踏步与梯梁的连接方式,并且楼梯的舒适度满足规范要求。     

钢-混凝土新型组合暗梁楼盖的静力性能试验

为了考察暗梁对钢-混凝土组合楼板静力性能的影响,对钢-混凝土组合暗梁楼盖进行了均布荷载作用下的试验,并对有、无暗梁楼盖进行了对比分析．研究了该新型楼盖结构的受力变形全过程．研究结果表明,在钢-混凝土组合楼板中嵌入钢暗梁后,极大地提高了钢-混凝土组合楼板的承载能力和刚度,改善了其静力工作性能,     

钢-混凝土组合梁截面刚度的分析

建立了考虑钢梁与混凝土板之间的滑移效应以及截面的塑性发展对钢-混凝土组合梁截面刚度影响的组合梁刚度计算模型,进行了理论推导.应用偏心板单元和偏心连接单元编制了钢-混凝土组合梁非线性有限元分析程序NACB2.0,利用NACB2.0及ANSYS进行了组合梁非线性分析,计算了组合梁在各级荷载下的挠度值,确定了组合梁的弹性截面刚度和塑性截面刚度,得出了截面刚度计算公式,并与规范中的换算截面法和现有的试验结果进行了对比.结果表明:滑移效应及塑性发展在一定程度上使组合梁的截面刚度比按照换算截面得到的刚度低,不可忽略;理论分析和推导与试验结果吻合很好.     

Static behavior of semi-rigid thin-walled steel-concrete composite beam-to-column joints with bolted partial-depth flush end plate:experimental study

A new type of semi-rigid thin-walled steel-concrete composite beam-to-column joint has been proposed in this paper.Five semi-rigid composite beam-to-column joint specimens subjected to hogging moments under monotonic loading were tested to study the static behavior of this new type of joint.The main variable parameters for the five joint specimens were the longitudinal reinforcement ratio and the joint type.The experimental results designated that the magnitude of extension of the longitudinal reinforcement is the most important factor that influenced the moment-rotation characteristic of the new type of joint.The concrete slabs could resist 3.8%-19.1% of the total shear load applied to the cross-sections near the beam-to-column connection.The edge stiffened elements,such as the flange of the lipped I-section thin-walled steel beam,were capable of having considerable inelastic deformation capacity although they had comparatively large width-to-thickness ratios.The shear failure of the concrete cantilever edge strip must be taken into account in practical design because it has significant influence on the anchorage of the longitudinal reinforcement in the new type of external joints.     

钢-混凝土组合梁钢框架节点抗震性能试验

为了研究钢-混凝土组合梁钢框架节点的抗震性能,本文进行了3个1／2缩尺的钢-混凝土组合梁钢框架节点的拟静力试验,主要研究了节点类型(2个中柱节点、1个边柱节点)、混凝土板宽度等对组合节点抗震性能的影响,对节点的破坏模式、滞回曲线、耗能能力、延性、强度和刚度退化等性能进行了研究,并利用有限元软件ABAQUS对组合节点在单调荷载作用下弹塑性性能进行分析,对比可知理论分析与试验结果吻合较好．研究表明:组合节点的变形能力以及耗能能力较强,强度与刚度退化不明显,节点位置和混凝土板有效宽度对节点抗震性能影响较大．     

Nonlinear finite element analysis of steel-concrete composite beams

Design criteria proposed by presentcodes for steel-concrete composite beams are required to satisfy bothultimate and serviceability limit states. To check thelatter, a correct assessment of creep and shrinkageeffects on stress and deflection response is very impor-tant. If the internal force redistribution caused byshrinkage and creep of concrete is not taken into fullconsideration, normal use and safety of the structuremay be affected.The adverse effect of shrinkage and creep in con-crete on …     

梁板融合预制装配式双拼槽钢混组合楼板试验

为充分发挥装配式工业化程度高和钢-混组合结构优良力学性能的优势,提出一种装配式双拼槽钢-混凝土组合楼板,对3组简支组合楼板试件进行了四点加载试验,研究了该组合楼板的竖向静载下力学性能。分析了楼板裂缝、挠度、应变(钢筋、钢梁、混凝土板)随荷载发展规律;基于极限平衡法,提出了考虑受拉薄膜效应和刚度强化系数的承载力计算公式。结果表明：组合楼板的变形呈双向板特征,试件破坏时均出现板顶角部裂缝和弧形裂缝,混凝土板底中心区域为网状裂缝和向角部延伸的斜裂缝,双拼主梁发生塑性弯曲;在楼板的中心挠度达到l₀/40时,试件荷载分别为327.63 kN、436.92 kN和406.12 kN,组合楼板承载力较高;钢筋的应变发展在垂直钢梁方向较大,沿着塑性铰线屈服;考虑受拉薄膜效应和刚度强化系数的计算公式与试验结果吻合良好,准确地预测了楼板荷载-挠度全过程曲线。     

单层单跨组合梁钢框架刚度的分析

为研究竖向荷载作用下单层单跨组合梁钢框架的刚度,将组合梁钢框架中的梁简化为阶梯形变截面梁,进行参数确定;应用试验值验证ANSYS有限元程序分析组合梁钢框架的可行性,利用此程序进行组合梁钢框架的非线性分析,确定了组合梁钢框架在竖向荷载作用下的负弯矩区长度参数,从而建立了该组合梁刚度计算模型.采用等效原理,确定出竖向荷载作用下单层单跨组合梁钢框架的等效刚度计算公式,给出工程设计时刚度取值的建议,并与有限元分析结果进行了对比.结果表明:理论分析和推导与ANSYS有限元分析结果吻合很好.