高温对管桁架节点承载力的影响

用大型有限元分析程序ANSYS对不同温度下圆管桁架T形节点的极限承载力进行了分析.分析计算时,充分考虑了高温引起材料性能衰退的材料非线性以及大变形效应的几何非线性,其中,钢材力学和物理性能参数随温度的降低系数按照在结构抗火方面应用广泛的欧洲规范(EUROCODE 3)采用.首先,进行了节点模型在常温下的极限承载力计算,并将计算结果与我国现行规范方法的计算结果进行比较,验证了所采用ANSYS计算方法的正确性,在此基础上进行高温计算.通过分析,得出不同温度下节点的极限承载力和最大位移,并定量给出节点极限承载力随温度的升高而降低的趋势和变化规律,总结了高温下节点温度及相应极限承载力近似线性的相关关系.     

相贯节点在不同荷载-温度路径下的性能

提出对不同荷载-温度路径下的节点性能进行区别计算的思路,并用大型有限元程序ANSYS对4种不同路径下圆管桁架T形节点的变形规律进行分析.计算时充分考虑了高温引起的材料非线性和几何非线性,其中材料力学和物理性能参数随温度的折减系数按照欧洲规范(EC3)取用.通过分析得出各种路径下节点最大位移随外荷载或温度的变化规律,并对不同路径下的计算结果进行分析比较,定量给出不同路径下节点变形受温度影响的程度,得出计算结果与荷载-温度路径密切相关的结论.     

相贯节点在不同荷载-温度路径下的性能

提出对不同荷载—温度路径下的节点性能进行区别计算的思路,并用大型有限元程序ANSYS对4种不同路径下圆管桁架T形节点的变形规律进行分析。计算时充分考虑了高温引起的材料非线性和几何非线性,其中材料力学和物理性能参数随温度的折减系数按照欧洲规范(EC3)取用。通过分析得出各种路径下节点最大位移随外荷载或温度的变化规律,并对不同路径下的计算结果进行分析比较,定量给出不同路径下节点变形受温度影响的程度,得出计算结果与荷载—温度路径密切相关的结论。     

高强度Q460钢柱抗火性能研究

采用恒温加载方式和振动法分别对Q460钢材高温下的强度和弹性模量进行试验研究,得到了Q460钢材的力学性能随温度的变化曲线。考虑高强钢Q460高温下力学性能和柱的初始缺陷,对常温下计算钢柱极限承载力的三种方法,即临界应力法、逆算单元长度法(ICSL法)和压杆挠曲线法(CDC法)进行延伸并得到Q460轴心受压柱高温下极限承载力。通过算例对三种方法的计算结果进行比较,并采用有限元分析对极限承载力计算结果进行验证。计算不同荷载比下高强度Q460钢柱的临界温度,将高强Q460钢柱与《建筑钢结构防火设计规范》CECS200:2006中给出的普通钢柱的高温极限承载力和临界温度进行对比。研究表明:高强度Q460钢高温下力学性能与普通钢差别较大,强度和弹性模量随温度升高降低较慢;三种方法计算高温下Q460钢柱极限承载力的结果基本一致并与有限元分析结果吻合较好;普通结构钢柱的稳定系数和临界温度与高强度Q460钢柱有较大差别,《建筑钢结构防火设计规范》CECS200:2006中给出的普通结构钢柱抗火设计结果不适用于高强度Q460钢柱。     

腹板开洞型梁柱节点性能研究

采用ANSYS非线性有限元方法对腹板开洞型节点进行了分析研究，得到了不同开洞半径的节点在荷载作用下的Von Mises应力分布、塑性区分布、弹性极限承载力及剪力分布，并与标准型节点的性能进行了对比分析。     

输电塔交叉斜材承载力试验及有限元分析

本文设计了输电铁塔常用的两种交叉斜材节间,根据斜材不同的内力比值共完成12组静力加载试验。采用有限元软件ANSYS对两种节间进行数值分析,并将分析结果与试验结果及规范计算结果进行对比分析。建立了螺栓连接节点的有限元模型,得到了螺栓节点连接滑移的荷载-位移曲线。然后根据荷载-位移曲线建立交叉斜材滑移模型,并在验证模型有效性的基础上进行参数分析。研究表明,交叉斜材节间极限承载力受拉压比影响,现有规范中的计算方法对于交叉斜材节间有一定偏差。本文提出的考虑螺栓滑移的ANSYS模型能够较好地模拟交叉斜材节间的破坏形式,并算得较为精确的极限承载力,通过参数分析发现材料强度、长细比、宽厚比对于交叉斜材节间极限承载力产生影响。     

固支组合梁抗火设计简化方法

根据现行《建筑钢结构防火技术规范》中固支组合梁抗火承载力验算方法,提出了固支组合梁抗火设计的临界温度法,并给出了临界温度的计算方法,对影响固支组合梁临界温度的参数进行了分析。研究发现:确定荷载比下固支组合梁的钢梁截面、材料强度、有效宽度等对临界温度的影响较小,而耐火极限和楼板厚度对固支组合梁临界温度影响较大。给出了一般固支组合梁不同楼板厚度、不同耐火极限下,不同荷载比对应的临界温度和防火保护厚度的计算方法,可供工程设计使用。     

不同肢高厚比钢筋混凝土Z形截面柱梁柱节点抗震性能研究

基于钢筋混凝土Z形截面柱梁柱节点的试验结果,运用有限元软件ANSYS对Z形截面柱梁柱节点进行非线性有限元分析,并与试验结果进行对比分析。同时,通过ANSYS对低周反复水平荷载作用下Z形截面柱梁柱节点的受力性能进行数值模拟分析,研究其在不同肢高厚比下的抗剪承载力和延性等受力性能,并验证了不同肢高厚比条件下模拟的抗剪承载力按规范提供的异形柱节点抗剪承载力设计计算建议公式设计是偏于安全的,剪压比最小限制可由0.19适当放宽到0.2。     

斜交网格结构空间相贯焊接节点承载力有限元分析

采用有限元软件ANSYS对某观光塔结构中一个斜交网格结构空间相贯焊接节点在多种荷载工况下的受力性能进行了全面的分析,并与规范计算值进行比较.考察了不同壁厚、有无加设竖向或横向拼接板等多种因素对节点的极限承载力的影响及达到极限承载力时的破坏特征,进而对节点性能做出了综合评价.     

ATCFSST-SCB中柱节点P-△骨架曲线影响因素分析

为分析外加强环式方钢管混凝土柱-钢蜂窝梁(ATCFSST-SCB)中柱节点在不同因素影响下的受力情况,设计了25个参数不同的中柱节点,采用有限元软件ABAQUS模拟了这些节点在低周往复荷载作用下的受力过程,模拟前采用已有试验数据对模拟方法进行了验证。提取了各节点的P-Δ骨架曲线,并计算了各节点的屈服荷载、极限荷载、破坏荷载、屈服位移和极限位移。通过对比分析,得出如下结论:随轴压比、钢材屈服强度增加,节点承载力提高,延性降低,其中钢材屈服强度引起延性降低更为显著;随加强环板宽度、含钢率增加,节点承载力提高,节点的延性变化规律不明显,当含钢率增加到一定程度后,骨架曲线会更早地进入屈服和下降段,且下降幅度较大;随梁柱线刚度比、孔间距、钢蜂窝梁梁端第一个开孔边缘到柱边距离的增加,节点的承载力提高,但这些参数过大或过小,都会降低节点的延性;随开孔率增加,节点的承载力降低,延性提高。     

Experimental study on mechanical behavior of an impacted steel tubular T-joint in fire

Blast and fire usually take place together on offshore oil and gas production structures. In order to study the mechanical behavior of the structural members in blast and fire, an experimental investigation has been carried out for a steel tubular T-joint without a fire-proof coating. The specimen was impacted first and then heated up under constant loading. It aims to investigate the failure mode, the critical temperature, and the temperature distribution of the T-joint at elevated temperatures; and furthermore to probe the influence of the impact load on the mechanical behavior of the joint by comparing with the results in a former test without any impact load. The experimental results show that the failure mode of the specimen was caused by the local buckling of the chord wall, which is the same as what are usually observed at ambient temperature. However the critical temperature of the impacted specimen is 690 °C, which is higher than the one without impact loading. The test results are then used to validate the numerical analysis in the future work.     

震后火灾下内置单环加强T形圆管节点受火性能分析

为了分析火灾作用下考虑震损的内置单环加强T形相贯节点的抗火性能,开展了基于试验验证内置单环加强T形相贯节点计算模型的有限元分析。根据实际工程应用情况,考察参数支管与主管壁厚比、支管与主管的直径比、主管直径与两倍壁厚比及加强环厚度与主管壁厚比对节点抗火性能的影响,合理确定参数取值范围,利用Pushover分析法考虑地震引起的损伤,引入损伤变量,然后采用ANSYS中重启动分析方法,将地震引起的残余应力和残余变形全部传递到节点的抗火性能分析中,对不同损伤变量及不同参数下单环加强T形相贯节点的临界温度、耐火性能和失效机理进行分析。结果表明：损伤变量对内置单环加强T形圆管节点的抗火性能影响较大,节点临界温度随损伤变量的增大而大幅减小;支管与主管壁厚比对内置单环加强T形圆管节点的抗火性能影响效果不明显;随着支管与主管的直径比和加强环厚度与主管壁厚比的增大,内置单环加强T形圆管节点的临界温度呈下降趋势;随着主管直径与两倍壁厚比的增大,内置单环加强T形圆管节点的临界温度有较明显的上升趋势。     

不同节点配箍率下Z形截面柱框架节点抗剪性能研究

利用ANSYS有限元程序,对低周反复荷载作用下Z形截面钢筋混凝土柱框架节点受力性能进行了非线性有限元分析,研究了不同节点配箍率对节点裂缝发展、抗剪承载力、延性和耗能能力的影响。结果显示节点配箍率对框架节点受力性能的影响较大,并指出在低周反复荷载作用下Z形柱节点核心区翼缘上裂缝呈现"X"型。建议在实际设计中对Z形柱节点配箍率取为0.7%至0.8%。     

Inelastic postbuckling response of steel trusses under thermal loadings

The paper presents a finite element procedure for the inelastic postbuckling analysis of steel trusses under thermal loadings. First, the force-displacement relation in total form is derived. Then an element is formulated to simulate the inelastic nonlinear behavior of truss members under thermal loadings. The actions due to restraint against elongation and material softening are referred to as thermal loads and reduced member loads, respectively. To account for the material softening at elevated temperatures, the EC3 reduction factors are adopted. The trusses are assumed to be either under constant temperature but increasing loads, or under constant loads but rising temperature. The generalized displacement control (GDC) method is modified to solve for the postbuckling paths of the trusses. The results indicate that the critical load (or temperature) of a truss decreases drastically as the preheating (or preload) increases, and that a truss shows a breaking strength much smaller than the elastic critical load, if the effect of yielding is taken into account. From the design point, the overall capacity of an elastic truss can be well represented by the critical load-temperature curve.     

基于ANSYS的钢结构平面外稳定分析

采用ANSYS中非线性屈曲分析、线性屈曲分析(特征值屈曲分析)两种方法来确定结构的临界荷载和结构发生屈曲响应时的特征形状。对ANSYS得到的临界荷载与理论公式的临界荷载进行比较。用ANSYS非线性屈曲分析程序计算压弯构件的临界荷载。然后利用ANSYS有限元程序和GB 50017-2003《钢结构设计规范》对单跨对称门式刚架进行平面外稳定分析。     

局部火灾下钢框架结构整体性能的非线性分析

本文用有限元法对局部火灾下钢框架结构的整体性能进行了分析，分析中考虑了包含温度变形影响的几何非线性、随温度升高材料性能的不断变化以及杆件截面温度分布不均匀等因素的影响。基于虚功原理，文章导出了温度荷载矩阵、温度几何刚度矩阵等概念，并编制了用于计算任意温度状态下结构的极限承载力或任意荷载状态下结构的温度极限值的有限元程序。同国外试验结果的比较验证了本文分析的正确性。     

外墙外保温系统温度场应用研究

通过对外墙外保温的传热机理分析,得出在不同温度下作用下各层材料的温度。并运用AN-SYS有限元分析软件对外墙外保温进行建模,对夏季和冬季不同温度情况下进行计算分析,结果表明保温层板块拼缝在2 mm情况下,对保温层的保温隔热效果无影响,而温度应力变化比较集中。     

KT型相贯节点承载力有限元及设计方法分析

对KT型圆钢管空间相贯节点的极限承载力进行非线性有限元分析,揭示KT型相贯节点的受力性能。结果表明：在支杆轴力大小不同的情况下,随着支杆与弦杆直径比角、腹杆与弦杆直径比屉、支杆与弦杆厚度比τ1、腹杆与弦杆厚度比τ2和弦杆径厚比γ的变化,节点发生弦杆局部屈曲模式、腹杆轴向屈曲破坏和支杆强度破坏3种破坏模式;有焊缝的加强作用,节点承载力有所提高;分析支杆与腹杆轴力不同比值情况下的节点承载力,提出KT型节点承载力简化设计公式。