混凝土框架节点滞回性能研究

在研究混凝土框架节点受力特点的基础上,阐述宏观力学模型的受力机理,利用弹塑性有限元软件OpenSEES中已有的梁柱节点单元和梁柱纵筋黏结滑移模型,对国内外研究者已经完成的低周往复荷载作用下的混凝土框架中节点的滞回曲线进行计算分析,建立基于OpenSEES软件的混凝土框架节点和预应力混凝土框架节点的计算模型,分析影响框架节点滞回性能的主要影响因素,得到了有意义的结论,为混凝土框架节点的设计计算提供一条简便途径。     

基于滞回耗能的钢-混凝土组合框架抗震性能分析

基于能量抗震设计方法对某三层两跨钢-混凝土组合框架进行有限元动力时程分析。根据现有实验得出的简化适合组合结构刚度退化三线型恢复力模型,建立组合框架的能量反应公式,利用有限元软件模拟组合框架在地震荷载下的动力响应。综合考虑地震动三要素和结构的自身动力特性,通过对结构的地震反应能量计算,分析组合框架在地震荷载下滞回耗能层间的滞回能量分配及受各种因素影响的具体变化耗散规律。对比钢筋混凝土框架的滞回耗能分析,结果表明组合框架具有更强承受大震的耗能能力,同时为组合框架在预测地震可能发生时的抗震性能分析提供理论依据。     

基于宏观建模方法的胶合木-钢夹板螺栓连接数值模拟

为解决胶合木-钢夹板螺栓连接三维有限元模型计算效率低、收敛性差的问题,采用一种有限元宏观建模方法进行胶合木-钢夹板螺栓连接的模拟,该方法通过非线性一维单元的组合,从而简化连接节点性能的有限元计算。同时,结合胶合木-钢夹板螺栓连接件抗剪性能试验,建立各连接节点的宏观模型和传统三维有限元模型。通过对比试验结果与宏观模型的计算结果,来验证该有限元宏观模型的计算效率及计算精度。研究结果表明:胶合木-钢夹板螺栓连接的宏观模型与连接件抗剪性能试验的荷载-滑移曲线是一致的,该宏观模型能够正确反映胶合木-钢夹板螺栓连接节点的剪切性能、滑移特性、滞回性能、刚度退化和失效特性。相比传统三维有限元计算方法,有限元宏观模型的计算成本相对较低,且收敛性较好。有限元宏观建模方法可有效提高具有大量连接的复杂结构非线性分析的计算效率。     

预制装配整体式混凝土剪力墙结构墙板节点非线性有限元分析

节点之间如何连接、传力、协同工作是装配式钢筋混凝土结构所需研究的核心问题,具体来说就是节点之间的钢筋连接和混凝土界面的处理。在已有试验的基础上,采用ANSYS有限元分析软件中的弹簧单元模拟混凝土界面模型,对墙板节点进行非线性有限元分析,并与试验结果进行比较,结果符合较好,验证了有限元模型和计算参数的合理性。并对连接钢筋强度和锚固形式对节点受力性能的影响进行比较。研究结果表明:预制装配整体式剪力墙结构墙板节点具有良好的承载力,在节点连接可靠的情况下可以达到与现浇结构构件相当的抗震性能。     

钢-混凝土组合框架地震弹塑性时程分析

通过对钢-混凝土连续组合梁、钢管混凝土柱的荷载-位移滞回曲线试验结果的分析,提出了简化的适用于组合结构刚度退化三线型恢复力模型;根据所提出的恢复力模型及滞回规则,编制了地震弹塑性时程响应分析程序;结合算例,用所编制程序的计算结果与相关文献中的钢筋混凝土框架结构的计算结果进行了比较,验证了所编制程序的正确性。计算表明,此恢复力模型及程序能应用于钢-混凝土组合框架的弹塑性时程反应分析中,具有较高的工程应用价值。     

酸雨腐蚀后圆钢管混凝土柱抗震性能研究

通过ABAQUS商用有限元软件建立往复荷载下酸雨腐蚀后圆钢管混凝土柱有限元模型,在钢材和混凝土本构关系模型中,考虑由锈蚀损伤引起的钢材弹性模量和屈服强度的折减,有限元模型计算的滞回曲线与试验获得的滞回曲线做对比分析,发现两者吻合程度较好,说明建立的有限元模型是有效的、可行的。基于此有限元模型,模拟酸雨腐蚀后实际工程截面尺寸的圆钢管混凝土柱在不同锈蚀率(B=0%,5%,10%,15%,20%,25%和30%)和轴压比(n=0.2,0.4和0.5)下抗震性能退化行为,数值分析结果表明:随着锈蚀率和轴压比增大,骨架曲线承载力减小,刚度出现退化和累计滞回耗能降低。     

带有芯钢管的钢管混凝土节点核心区竖向承载力分析

基于带有芯钢管的钢管混凝土节点承载力试验研究结果,运用有限元软件 ANSYS 建立带有芯钢管的钢管混凝土节点核心区有限元分析模型,进行节点竖向承载力数值分析,与试验结果进行了对比,并对影响钢管混凝土节点核心区承载能力的因素进行了分析.研究结果表明:有限元模型计算所得极限承载力与试验实测结果吻合较好;混凝土强度、芯钢管强度、外围纵筋和箍筋的强度均对节点核心区的竖向承载力影响较大.     

考虑弹塑性结构退化和捏拢滑移效应的光滑滞回模型

基于Bouc-Wen微分滞回模型,提出考虑弹塑性结构刚度退化、强度退化和捏拢滑移效应的光滑滞回模型.在该滞回模型中,弹塑性结构滞同反应的刚度退化程度由与加载历史上最大位移延性相关的参数控制,强度退化规律通过引入基于变形和滞回耗能双参数指标的损伤指数描述,捏拢滑移特征通过增加滑移-锁定单元模拟.滞回模型的控制参数为9个,一般只需调整其中与刚度退化、强度退化和捏拢滑移特征相关的6个参数便可模拟多种形状的滞回曲线.应用该滞回模型对弯曲破坏型和剪切破坏型钢筋混凝土柱抗震试验进行数值仿真,结果表明该滞回模型可较好地模拟不同破坏模式钢筋混凝土构件的滞回曲线.     

翼缘削弱的型钢混凝土框架试验与有限元分析

通过对一榀两跨三层型钢混凝土框架模型的低周反复荷载试验,研究了翼缘狗骨式削弱的型钢混凝土框架的抗震性能。框架按"强柱弱梁"的原则设计,且对节点核心区附近梁端工字形型钢的上、下翼缘采取狗骨式削弱,并适当增加了梁端根部到型钢翼缘最大削弱部位纵向钢筋的配筋量。试验结果表明:框架的变形能力、承载能力、延性、耗能能力等受力性能均满足延性框架的抗震要求;这种构造措施能将塑性铰从梁端根部转移到翼缘削弱部位从而有利于型钢混凝土框架形成梁铰耗能机构,增强其耗能能力。采用ANSYS参数化程序设计语言(AP-DL)编制了命令流,对模型框架在低周反复荷载作用下的抗震性能进行了非线性有限元分析。计算结果与模型试验结果吻合较好,验证了基于分离模量理论计算的翼缘削弱的型钢混凝土框架结构全过程分析方法的可行性。     

横卧式框架反力墙结构性能试验研究与数值模拟

阐述横卧式框架反力墙结构试验研究与有限元数值模拟,分析横卧式框架反力墙试验设计及制作、加载方案及量测系统,以及中间反力墩的载荷-位移试验结果;从模型建立、钢筋和混凝土相关参数计算、计算与试验结果比较方面进行有限元数值模拟分析;提出计算与试验结果揭示的结构破坏形态为斜剪切破坏和斜拉破坏,引入的损伤变量可揭示混凝土的性能劣化,计算结果对设计有参考价值等结论。     

既有钢筋混凝土空心板梁抗弯承载力分析

对服役20年的2片8 m跨度钢筋混凝土空心板梁进行了两点对称加载破坏试验。采用ABAQUS软件,基于混凝土损伤塑性模型且考虑了混凝土膨胀角、黏性参数,建立了试验梁非线性有限元模型。模型计算的梁体挠度、混凝土和钢筋应变与试验结果吻合良好。对试验梁破坏过程的分析表明:利用ABAQUS混凝土损伤塑性模型能很好地模拟试验梁受力破坏情况;通过模型拉伸损伤计算能很好地对梁的裂缝产生位置及发展趋势进行预测;试验梁正常使用极限承载能力明显下降而抗弯极限承载能力略有升高。     

某斜向交汇预应力型钢混凝土梁-钢管混凝土柱节点研究

结合某大型铁路旅客站房高架候车厅楼盖结构,采用ADINA有限元软件及HyperMesh网格划分功能对楼盖结构复杂的斜向交汇预应力型钢混凝土梁-钢管混凝土柱节点进行数值分析,分析结果表明:该节点具有很好的承载力和刚度,各受力单元间具有良好的协同工作性能,同时为缩尺模型试验提供必要的数据支撑。采用1∶4缩尺模型试验,对节点在低周往复荷载下的力学性能进行研究,试验结果表明:该节点的滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力,可实现"强节点强柱弱梁"的抗震设计要求。     

周边简支双向密肋楼盖非线性分析

选用通用有限元分析软件ANSYS中的混凝土实体单元。SOLID65对周边简支双向密肋楼盖进行了试验模拟。编写了钢筋混凝土楼板的APDL语言分析程序,并对密肋楼盖进行了非线性全过程分析。将数值解与试验结果中的极限荷载、最大应力值和荷载一位移曲线进行了比较分析。在权衡了计算精度与计算机时之间矛盾的基础上,总结了该有限元模型的数值模拟结果与试验结果吻合较好,从而验证了钢筋混凝土楼盖结构应用实体单元进行非线性有限元分析的合理性。     

圆中空夹层钢管混凝土压弯构件滞回模型研究

利用有限元方法,对往复荷载下圆中空夹层钢管混凝土压弯构件的荷载-位移全过程进行了计算,有限元模型中考虑了往复荷载下混凝土的刚度和强度退化,同时考虑了钢材的包兴格效应,计算结果与试验结果符合较好.在此基础上,分析了构件名义含钢率、轴压比、长细比、空心率等对该类构件荷载-位移滞回骨架曲线的影响.最后,提出了一种简化的圆中空夹层钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回关系模型.     

BIM技术在超高层型钢混凝土梁柱节点深化中的应用研究

随着施工技术的不断革新、发展,BIM技术越来越多地应用到施工中,通过对超高层型钢混凝土梁柱节点施工过程中的施工重难点进行分析,利用BIM三维建模技术,结合福清利嘉中心二期项目,工程首次采用超高层型钢混凝土结构,型钢混凝土梁柱节点连接质量把控是工程型钢混凝土结构施工的重点、难点。通过数据汇总,采用"5W+1H法"分析型钢混凝土梁柱节点连接中影响施工工艺参数的重要因素,并结合具体数据、BIM建模对梁柱节点施工进行深化设计,进而指导施工,提升施工质量。     

钢筋混凝土圆形薄壁空心柱的恢复力特性研究

基于4根钢筋混凝土圆形薄壁空心柱低周往复加载试验数据,以峰值荷载点为基准,将试件的骨架曲线分四段拟合,确定了试件开裂点、屈服点、极限点与峰值点的关系。按照现行混凝土结构设计规范并结合试验结果的回归分析,得出了峰值荷载及所对应位移、极限位移的计算公式;结合试件的滞回规律构建了钢筋混凝土圆形薄壁空心柱的恢复力模型。研究结果表明:拟合的骨架曲线特征点的计算方法具有较高的精度;构建的恢复力模型与钢筋混凝土圆形薄壁空心柱的试验滞回曲线吻合较好。     

低周反复荷载作用下桁架组合梁非线性分析

采用ansys有限元软件,结合钢桁架-混凝土组合梁的受力特点和试验时的真实状况,建立桁架组合梁空间有限元模型,将计算结果与试验数据对比以证明此模型的适用性和合理性。计算结果表明有限元模拟与试验结果吻合较好,验证了有限元模型以及编制APDL命令流的正确性。应用编制的命令流得到另外一根不同桁架形式的桁架组合梁在水平低周反复荷载作用下的响应,考察该结构的抗震耗能性能。由滞回曲线分析可得,桁架组合梁在水平低周反复荷载作用下刚度和强度退化不明显,说明该结构具有较好的耗能能力,变形能力强,承载力较高,且其正向承载力比反向承载力高,可为实际工程抗震设计提供参考。     

高强轻质混凝土框架的抗震性能研究及在铁路旅客站房上的应用

在对高强轻质混凝土和普通混凝土力学特性对比分析的基础上,以某铁路旅客站房为例,运用SAP2000有限元软件,对C40、LC40两种材料的混凝土框架进行动力特性和地震作用反应谱对比分析。首次进行1∶5比例的两层两跨高强轻质混凝土框架模型的缩尺试验,对框架的破坏机制、延性及恢复力特性进行数据收集和分析,其研究结论表明:高强轻质混凝土框架具有良好的滞回特性和耗能能力,可满足地震区抗震性能的要求。     

钢筋混凝土梁柱节点最新抗剪通用分析模型的修正

研究目的:更好地在我国应用最近在美国混凝土学会的《结构学报》上发表的钢筋混凝土梁件节点抗剪通 用分析模型。 研究方法:通过整理我国的不同类型梁柱节点试验实测的抗剪承载力数据,对该抗剪通用分析模型进行了 检验和修正。另外对节点的配箍率、梁纵筋配筋率、轴压比等参数对于节点抗剪强度的影响趋势进行了分析。 研究结果:检验结果表明,虽然这个节点抗剪通用分析模型的预测结果与我国梁柱节点的试验数据相比基 本上符合,但也存在着根据该抗剪通用分析模型估算的节点抗剪承载力结果有时会明显偏于不安全。 研究结论:根据我国梁柱节点研究组的不同类型梁柱节点的检验结果,对该分析模型中几个系数提出了改 进的建议,修改后公式的计算结果与试验结果比较接近,且便于安全。     

腹板开孔型节点空间钢框架在低周反复荷载作用下的抗震性能研究

采用ABAQUS有限元分析软件对普通节点和腹板开孔型节点两种不同的节点形式建立三维的空间钢框架模型,进行有限元的模拟。对比分析了两种钢框架模型的破坏形式、承载力、滞回性能、耗能能力、强度及刚度退化性能。研究表明,腹板开孔型节点可使梁端塑性铰外移至梁端腹板开孔处,避免梁端焊缝处应力集中导致发生脆性破坏,增加了结构延性,但同时会降低结构承载能力;腹板开孔型节点等效粘滞阻尼系数与普通钢框架相比有明显的提高,进入屈服阶段后由于应力重分布,其刚度及承载力退化速度较普通节点钢框架较慢,腹板开孔型节点钢框架具有梁铰延性破坏机制,抗震性能较好。研究内容可为腹板开孔型节点在空间钢框架的应用和理论分析提供参考。