H型鋼梁與方鋼管柱連接框架抗側(cè)移剛度有限元分析

對目前應(yīng)用與研究較多的幾類方矩形冷成型鋼管柱-h型鋼梁連接節(jié)點以及鑄鋼節(jié)點按構(gòu)造形式和受力機理進行分類,并對各自的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)進行對比分析;概述鑄鋼節(jié)點的優(yōu)點和推廣的可能性。通過對這些節(jié)點形式的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的比較分析,表明每種節(jié)點都有其固有的優(yōu)點和不足,尋找一種技術(shù)經(jīng)濟各方面性能都很優(yōu)異的節(jié)點形式是不現(xiàn)實的,在實際選擇和開發(fā)節(jié)點時要根據(jù)具體情況揚長避短,工程設(shè)計人員要根據(jù)節(jié)點所在結(jié)構(gòu)的受力特點選擇合適的節(jié)點形式。

通過有限元軟件ansys對設(shè)有雙t加勁板連接件的方鋼管混凝土柱—鋼梁節(jié)點進行了空間非線性分析,研究節(jié)點區(qū)在單調(diào)荷載和低周反復(fù)荷載作用下的受力機理,指出方鋼管混凝土柱—鋼梁節(jié)點具有優(yōu)良的延性及耗能能力,且加勁板的設(shè)置有效地降低了節(jié)點區(qū)的應(yīng)力集中。

采用有限元分析方法,通過改變構(gòu)件的跨度、腹板高度、翼緣寬度和厚度等幾何參數(shù),系統(tǒng)研究了波形腹板h型鋼梁的抗剪性能,得到了不同的屈曲模態(tài),并且通過與具有相同幾何尺寸和荷載邊界條件的普通h型鋼梁的比較,得到了結(jié)構(gòu)抗剪承載力受初始缺陷影響較小的結(jié)論。通過理論分析,得到了一個可以用來指導(dǎo)設(shè)計的抗剪承載力計算公式,具有較大的推廣價值。

1 方形鋼管混凝土柱與h型鋼梁半剛性連接節(jié)點分析 蔣運林1李國華 2 （1．廣東省建筑設(shè)計研究院，廣州510010） （2．河海大學(xué)土木工程學(xué)院，南京210098） 摘要：本文介紹了一種方形鋼管混凝土柱與h型鋼梁半剛性連接節(jié)點形式—穿芯螺栓平端板節(jié)點，并對其 用通用有限元計算程序ansys進行了三維非線性有限元分析，從而得到此節(jié)點在外力荷載作用下的受力 特性及其彎矩與轉(zhuǎn)角關(guān)系。 關(guān)鍵詞：方形鋼管混凝土；梁柱半剛性節(jié)點；穿芯螺栓—平端板節(jié)點 中圖分類號：tu文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a 3dfemanalysisonbehaviorofconcretefilledsquaretube columntosteelbeamsemi-rigidconnection abstract:anewtypeofsquareconcrete

對內(nèi)隔板式方鋼管混凝土柱-鋼梁栓焊連接節(jié)點提出了三種新型的梁端削弱方式,應(yīng)用通用程序ansys對其進行三維非線性有限元分析,將計算結(jié)果與無削弱節(jié)點、狗骨式節(jié)點的分析結(jié)果進行對比。研究結(jié)果表明:翼緣開孔和翼緣腹板同時開孔的削弱方式能使梁端塑性鉸明顯外移,防止連接節(jié)點脆性破壞,可供實際工程設(shè)計參考。

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方管法蘭連接的研究在國內(nèi)幾乎是空白,國內(nèi)外的相關(guān)資料中也沒有給出成熟的設(shè)計方法.在由屈服線理論推導(dǎo)得到的理論公式基礎(chǔ)上,利用通用有限元軟件ansys,分別對無加勁和有加勁方鋼管法蘭連接的承載性能進行了有限元分析,驗證了理論公式的正確性與準(zhǔn)確性.利用有限元計算結(jié)果,分析了螺栓個數(shù)n,法蘭板厚度t以及螺栓邊距參數(shù)η等參數(shù)對節(jié)點破壞形態(tài)和承載力的影響.提出如下設(shè)計建議:螺栓布置越接近鋼管壁越好;提高無加勁和有加勁方鋼管法蘭連接節(jié)點承載力的最有效途徑分別是增加螺栓個數(shù)和增加法蘭板厚度;在無加勁法蘭連接能滿足承載力要求的條件下,應(yīng)盡量避免采用有加勁法蘭連接.

針對方鋼管柔性法蘭連接,在由屈服線理論推導(dǎo)得到的公式基礎(chǔ)上,通過有限元分析,揭示了影響節(jié)點連接承載力的因素。

方鋼管柱-h型鋼梁單向螺栓連接的應(yīng)力集中分析 隨著裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅中節(jié)點的逐步發(fā)展,高強螺栓連接已逐漸成為裝配式 鋼結(jié)構(gòu)梁柱連接節(jié)點的重要連接方式。單向高強螺栓是一種新型的高強螺栓,并 且在一定情況下,單向螺栓可以實現(xiàn)與普通高強螺栓一樣的力學(xué)性能,在裝配式 鋼結(jié)構(gòu)住宅中有著廣泛的應(yīng)用前景。 對于這種新型的高強螺栓,國內(nèi)外許多學(xué)者對其靜力及抗震性能都進行了不 同程度的研究,但對其疲勞性能的研究很少,而應(yīng)力集中是發(fā)生疲勞破壞的關(guān)鍵 因素,構(gòu)件中截面形式的突變或者構(gòu)件的缺陷都會產(chǎn)生應(yīng)力集中,螺栓中螺紋的 存在屬于先天缺陷,對于螺栓來說不可避免會產(chǎn)生應(yīng)力集中,所以研究螺栓螺紋 應(yīng)力集中意義重大。本文研究的具體內(nèi)容以及工作結(jié)論如下:1.通過大量查詢國 內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn),總結(jié)了單向螺栓的抗拉抗剪抗震的文獻(xiàn)并歸類,分別列出了不同 緊固形式單向螺栓的極限抗拉承載力與極限抗剪承

新型方鋼管混凝土柱梁節(jié)點有限元分析——結(jié)合現(xiàn)行鋼管混凝土柱在實際工程中的應(yīng)用情況，提出了用于方鋼管混凝土柱一鋼筋混凝土梁框架結(jié)構(gòu)的新型節(jié)點連接形式——非穿心暗鋼牛腿方鋼管混凝土柱與混凝土梁節(jié)點，利用有限元軟件ansys對該節(jié)點的力學(xué)性能進行了分析...

在大量節(jié)點試驗研究的基礎(chǔ)上,提出了一種新型方鋼管混凝土柱梁節(jié)點,通過有限元軟件ansys對該節(jié)點模型在單調(diào)和循環(huán)加載作用下的受力性能進行了非線性分析,研究表明:該節(jié)點的延性和耗能能力較好,抗震性能良好。

針對適用于鋼結(jié)構(gòu)的短t型鋼連接節(jié)點半剛性梁柱節(jié)點采用理論和試驗相結(jié)合的方法進行了分析研究。采用目前國際上比較流行的大型通用有限元軟件ansys,對t型鋼的連接節(jié)點試件進行了三維非線性有限元分析,詳細(xì)論述了t型鋼梁柱連接的有限元分析方法,為工程中運用有限元軟件分析提供了依據(jù)。

波紋鋼板相對于平板具有更好的抗屈曲性能。采用有限元的分析方法,分別建立了平腹板和波紋腹板h型鋼梁的有限元模型,采用兩點加載方式對比考察了鋼梁受彎段和剪跨段的力學(xué)性能。通過有限元分析對比,說明了平腹板h型鋼梁與波紋腹板h型鋼梁的承載力、破壞形態(tài)和變形曲線的差異。得到的結(jié)論可以為相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考。

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加強環(huán)式鋼管混凝土節(jié)點在工程中通常被當(dāng)作剛性節(jié)點。但實際上,完全的剛性連接是不存在的,該節(jié)點的梁柱連接剛度介于剛接與鉸接之間。為了獲得完整準(zhǔn)確的節(jié)點連接剛度信息,主要運用有限元工具并加以試驗驗證,探求影響梁柱連接剛度的各要素以及這些要素對連接剛度的影響程度。首先,利用有限元分析軟件ansys建立加強環(huán)式鋼管混凝土節(jié)點的有限元模型,并以試驗驗證了模型的準(zhǔn)確性;然后,在經(jīng)過試驗校核的有限元節(jié)點模型基礎(chǔ)上,作一系列改變節(jié)點域各個參數(shù)的分析,從而確定影響梁柱連接剛度的重要因素;最后,利用matlab將有限元數(shù)據(jù)擬合成描述該節(jié)點梁柱連接剛度通用的m—θ公式。

為了分析方鋼管鋼骨混凝土軸壓柱的工作機理,采用ansys有限元軟件對其軸壓柱受力進行了全過程數(shù)值模擬.結(jié)果表明,采用修正的方鋼管內(nèi)核心約束混凝土本構(gòu)關(guān)系模型可以很好地模擬極限承載力及峰值應(yīng)變;有限單元在發(fā)生highdistortion以前的下降段與試驗曲線變化基本一致,但其后的變形不能代表真實的受力狀態(tài).因此,利用ansys進行鋼管鋼骨高強混凝土的彈性與彈塑性分析結(jié)構(gòu)是可行的.

針對鋼框架結(jié)構(gòu)中梁柱節(jié)點在震害中的脆斷破壞,利用有限元計算程序ansys對梁柱腹板連接試件模型進行循環(huán)加載計算,通過對試件滯回特性、節(jié)點域應(yīng)力分布詳細(xì)研究后得出,節(jié)點域有較好的延性和耗能能力,并揭示了節(jié)點發(fā)生脆斷的原因緣于焊縫處剪應(yīng)力集中,為該種連接鋼框架的設(shè)計及理論分析提供了依據(jù).

根據(jù)《矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》推薦的節(jié)點形式,制作5個隔板貫穿式節(jié)點試件,通過低周反復(fù)加載試驗,探討此類節(jié)點的抗震性能,分析梁端翼緣兩側(cè)的側(cè)板、鋼管柱的寬厚比以及隔板的外伸長度等因素對節(jié)點抗震性能的影響。試驗結(jié)果表明:各試件實測滯回曲線均比較飽滿,沒有明顯的剛度退化現(xiàn)象,具有較好的耗能性能;梁端翼緣兩側(cè)增加側(cè)板不僅可以緩解隔板與梁相交的角隅處應(yīng)力集中現(xiàn)象,而且提高了節(jié)點的延性。運用ansys8.0對各節(jié)點試件在低周反復(fù)荷載作用下的滯回性能進行非線性模擬計算,分析軸壓比、核心區(qū)混凝土強度、隔板外伸長度等因素對節(jié)點受力性能的影響。結(jié)果表明:軸壓比和隔板外伸長度對節(jié)點受力性能的影響較大;有限元計算所得的骨架曲線與實測骨架曲線吻合較好。

將隔板內(nèi)連式和貫通式節(jié)點相結(jié)合并加以改進,提出了h型鋼梁-鋼管柱剛性連接的新型節(jié)點。該節(jié)點既克服了隔板貫通式節(jié)點下隔板寬度大于墻體影響室內(nèi)美觀與布置的缺點,又使梁下翼緣與柱的連接像上翼緣與柱的連接一樣得到有效加強,適合在居住建筑中使用。對該節(jié)點的抗震性能進行比較系統(tǒng)的分析研究,包括運用非線性有限元程序ansys,模擬低周反復(fù)加載試驗;制作多個足尺模型,進行實際的低周反復(fù)加載試驗。結(jié)果表明該節(jié)點具有良好的延性和耗能能力,且塑性鉸都出現(xiàn)在加強段以外的梁上。通過兩種研究方法的比較,也可以看出有限元模擬試驗是研究新型節(jié)點連接性能的有效方法,在通常情況下,能用來代替實際試驗,以達(dá)到減少研究時間和研究費用的目的。

方鋼管柱-H字鋼梁套管加強式端板連接節(jié)點抗震性能分析

方鋼管混凝土柱局部屈曲有限元分析——主要分析了在偏心荷載作用下，方形鋼管混凝土柱局部臨界失穩(wěn)應(yīng)力ocr的變化情況，并采用ansys有限元軟件對其進行了模擬分析，得出有限元分析結(jié)果與計算結(jié)果有一定偏差，但隨著應(yīng)力梯度系數(shù)妒的增加，局部臨界屈曲應(yīng)力都呈...

以核心膨脹混凝土的膨脹效應(yīng)等效為普通混凝土與溫度場耦合產(chǎn)生的膨脹效應(yīng),借助有限元分析軟件abaqus,考慮材料本構(gòu)關(guān)系的非線性以及受力過程中材料poisson比的變化等因素,建立了方鋼管膨脹混凝土短柱在軸心壓力作用下的非線性有限元計算等效模型,討論了鋼管與核心膨脹混凝土之間的接觸壓力、荷載對核心膨脹混凝土縱向應(yīng)力分布的影響以及鋼管對核心膨脹混凝土的約束效應(yīng)等問題。研究結(jié)果表明,當(dāng)軸壓荷載接近極限荷載時,鋼管對核心混凝土開始產(chǎn)生約束效應(yīng),約束壓力迅速增大,且約束效應(yīng)主要集中在兩對角區(qū)域。