轴压T形钢管混凝土芯柱试验与有限元分析

目的 研究不同钢管直径对T形钢管混凝土芯柱轴压力学性能的影响,分析试件的破坏形态及钢管、核心混凝土、外围混凝土的应力分布破坏情况.方法 对3个不同钢管直径的T形钢管混凝土芯柱进行试验研究,在选择合理的材料本构模型的基础上,利用有限元软件建立3个试件的有限元模型并对其做轴压下的模拟.将3个试件的轴压极限承载力的试验值、模拟值、理论计算值进行对比.提取试件的破坏形态和钢管、核心混凝土、外围混凝土的应力、应变云图并进行分析.结果 在研究的范围内,钢管直径越大,极限承载力越大.3个试件轴压极限承载力的试验值、模拟值比较接近,试件模拟的破坏形态与试验的破坏形态较吻合,明确了T形钢管混凝土芯柱的钢管、核心混凝土、外围混凝土的破坏机理.结论 为全面研究T形钢管混凝土芯柱的力学性能打下了基础.     

T形钢管混凝土柱-混凝土梁外加强环板式节点抗震性能非线性分析

通过ABAQUS软件对15个T形钢管混凝土柱-混凝土梁外加强环板式节点抗震性能进行非线性分析。结果表明,节点模型均在核心区产生应力集中,不过参数的变化导致应力集中以及向四周扩散的程度有所差异。各节点模型的滞回曲线形状饱满,没有捏缩现象,滞回性能良好;位移延性系数均大于1.93,等效粘滞阻尼系数均大于0.180,能量耗散系数均大于1.134,这些抗震性能指标远远超过普通钢筋混凝土结构的要求,部分甚至超过型钢混凝土结构的要求。通过参数分析,了解节点抗震性能指标随参数的变化规律。框架梁配筋率增大不仅可以提高节点承载能力,而且对节点抗震性能提高也很有帮助;牛腿长度增大虽对节点承载力能力较为有利,但对抗震性能影响比较有限。     

L形钢管混凝土柱—钢梁节点抗震性能研究

为了研究异形钢管混凝土柱—钢梁节点的抗震性能,利用有限元软件ABAQUS,依据结构设计中"强节点,弱构件"的设计原则,建立了一种新型侧板连接L形钢管混凝土柱—钢梁节点模型.以有无侧板、侧板长度、侧板厚度、侧板类型和不同轴压比为主要参数,分析了该类型节点在循环荷载作用下的抗震性能.结果表明:该类型节点整体抗震性能较好;相...     

钢管再生混凝土短柱承载性能有限元分析

为了分析钢管再生混凝土短柱承载性能的影响因素,试验设计了3个不同偏心距的方套方中空夹层钢管再生混凝土短柱进行单调加载,用于验证所建立有限元模型的正确性;并利用得到验证的有限元模型设计了三种截面类型（方套方中空截面、方套圆中空截面、方实心截面）共7个钢管再生混凝土短柱试件,并以偏心距及外钢管壁厚为变化参数,运用ABAQUS建立有限元模型进行静力加载分析。得到了不同偏心距及外钢管壁厚下钢管再生混凝土柱的荷载-轴向位移曲线,分析了偏心距及外钢管壁厚对钢管再生混凝土短柱承载性能的影响。分析结果表明：三种类型中方钢管中空夹层再生混凝土短柱随偏心距减小或外钢管壁厚的增加,其承载性能均有所提高;三种截面类型中,方套方中空夹层试件初期刚度最大,极限承载力最高。     

再生混凝土柱抗震性能试验

为了进一步在实际工程中推广应用再生混凝土,进行了8根再生混凝土柱和4根普通混凝土柱的低周反复荷载试验.采用建研式加载方式获得了荷载-位移滞回曲线.试验结果表明:再生混凝土柱的破坏形式、滞回特性、能量耗散、骨架曲线、刚度、承载力与普通混凝土柱相近;在小轴压比时发生延性破坏,在大轴压比时,发生脆性破坏;再生混凝土柱延性比普通混凝土柱差,粉煤灰的掺入可以改善再生混凝土柱的延性,但承载力会降低.总之,再生混凝土柱的抗震性能与普通混凝土相近.     

钢管混凝土Y形柱抗震性能试验研究

为了检验地铁车站地下大空间结构柱的抗震性能, 对北京市某地铁车站公共设备区地下空间结构使用的单层钢管混凝土Y形柱进行低周反复荷载试验研究, 主要介绍了缩比试件的设计、制作、安装和试验的方案、进行过程及结果, 给出了钢管混凝土Y形柱的水平荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、等效刚度曲线和等效阻尼比曲线统计数据, 以及部分主要位置的荷载-应变曲线.试验结果及分析表明:Y形铸钢件、圆形截面钢管混凝土柱、顶板等各部分连接安全可靠, 能够保证整体结构工作性能良好;试件滞回曲线较饱满, 试件等效阻尼比随水平位移的增加而增大, 试件耗能规律稳定, 表明弹塑性变形能力和抗震性能较好.据实测应变推测, 可能的薄弱部分是钢管柱底部、圆钢管与Y形铸钢件连接处和Y形铸钢节点分叉处.     

钢管混凝土柱-钢筋混凝土环梁节点抗震性能的有限元模拟

运用有限元软件ANSYS对文献[1]中的钢管混凝土柱-环梁节点抗震性能试验模型进行了数值模拟。由于钢管混凝土与钢筋混凝土的非线性很高,收敛困难,为此本文对钢管使用SOLID45单元,对混凝土使用SOLID65单元,混凝土与钢管的接触面则使用COMBIN39弹簧单元。模拟结果中给出了混凝土的开裂位置、钢筋框架中的应力以及荷载与柱转角的滞回曲线,这些结果与试验结果基本吻合。     

方钢管混凝土组合T形柱轴压力学性能研究

方钢管混凝土组合T形柱是一种适用于装配式钢结构住宅建筑的新型结构形式,研究其轴压力学性能可为工程设计提供参考依据。文章以钢管厚度、钢材强度和试件长细比为变化参数,对5个方钢管混凝土组合T形柱进行轴心受压试验,分析了各试件的破坏模式、极限承载力、荷载—位移曲线,建立了与试验相符的有限元分析模型,并对模型的准确性进行了验证;通过变参分析,研究了截面尺寸、钢管厚度、钢材强度、混凝土强度对方钢管混凝土组合T形柱轴压承载力的影响规律,提出了方钢管混凝土组合T形柱的轴压强度承载力和稳定承载力计算公式。结果表明:短柱试件的破坏模式为核心混凝土压碎后由钢管屈服引起的局部鼓曲破坏,中长柱试件的破坏模式为钢管整体弯曲后试件发生的失稳破坏;所提出的方钢管混凝土组合T形柱的轴压强度和稳定承载力公式的计算结果与试验值较接近。     

钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点的非线性有限元分析

以简化的Varma模型作为钢材的循环本构关系模型,建立了2类钢管混凝土柱与组合梁连接节点——梁钢筋贯通钢管节点和梁钢筋与上加强环焊接连接节点的三维非线性分析模型,并采用有限元软件ANSYS对其在低周反复荷载作用下的滞回性能进行了非线性分析。结果表明：由有限元模型得到的低周反复荷载作用下的滞回曲线及骨架曲线与试验所得的结果吻合较好,但在屈服荷载后差异较大;如能恰当地选择材料的本构关系、计算模型和破坏准则,则能够采用有限元模型准确地预测上述2类节点的弹塑性行为和整体抗震性能,并用于节点滞回性能的非线性参数分析。     

钢骨—钢管混凝土柱非线性有限元分析

采用ABAQUS有限元软件对钢骨—钢管混凝土柱的受力性能进行了非线性分析,分析表明有限元分析结果与试验结果能够较好地吻合,说明所建立的非线性有限元分析模型能够较好地模拟钢骨—钢管混凝土柱的受力性能。在此基础上,对不同类型内埋钢骨的混凝土柱受力性能进行了模拟分析,为后续的试验研究提供参考。     

钢管混凝土边框内藏钢桁架组合筒体弹塑性有限元分析

为了对钢管混凝土边框混凝土组合核心筒和钢管混凝土边框内藏钢桁架组合核心筒参数优化设计,在试验研究基础上,运用ABAQUS通用有限元分析软件,建立了有限元分析模型,对其在水平荷载作用下的力学性能进行非线性分析,研究了轴压比、高宽比、扭矩对筒体性能的影响.分析结果表明:随着轴压比的增大,筒体最大水平承载力呈先增加后减小的变化规律,延性变差;随着高宽比的增大,筒体延性增加,整体弯曲作用更加明显;随着扭矩的增大,筒体水平承载力呈下降趋势.     

钢管再生混凝土受弯构件有限元分析

目的建立再生混凝土塑性损伤模型,对已有试验进行模拟,以验证其本构关系及有限元分析的正确性．方法通过有限元软件ABAQUS建立模型,对三组圆钢管再生混凝土和三组方钢管再生混凝土梁进行有限元分析,研究不同取代率下钢管混凝土梁的受力特性．结果不同再生混凝土取代率对方钢管受弯构件影响较大,而对圆钢管构件影响较小．圆钢管再生混凝土构件受力特性和普通混凝土构件差异不大,故在不同取代率下的计算方法可同普通圆钢管混凝土一样,而对于方钢管再生混凝土则需要根据混凝土约束系数进行修正．结论模拟所得梁跨中弯矩一应变曲线和试验结果吻合较好。证明了模型的正确性．     

薄壁钢管混凝土节点的试验研究与ANSYS有限元分析

通过对8个薄壁钢管混凝土柱与组合梁节点的试验研究,得出了各类节点受力性能的一般规律.试验证明,各节点均具有较高的承载力和较好的延性性能.采用ANSYS有限元程序中的Solid 65单元和Shell 181单元分别来模拟组合梁、柱中的混凝土和薄壁钢板对节点进行有限元分析,理论计算结果与试验基本吻合.     

露出型钢柱脚力学性能的有限元分析

露出型钢柱脚是钢结构厂房与基础相连接的重要部位,因此在对此类钢结构进行设计前需要对柱脚的力学性能进行全面深入的研究。采用有限元软件建立了考虑接触的三维有限元模型,对露出型钢柱脚进行了循环荷载下的非线性分析,讨论了轴向力、锚栓枚数等因素对其破坏模式和极限承载力的影响,并通过得到的弯矩—转角滞回曲线及骨架曲线,研究了柱脚的恢复力特性和耗能性能,并与试验结果进行了对比分析。结果表明,露出型钢柱脚呈滑移型滞回特征,滞回曲线较为饱满,耗能能力强,与试验结果吻合较好,研究结果对这种钢柱脚的设计与应用提供了参考。     

钢管混凝土柱新型节点的有限元分析

介绍了新型钢管混凝土柱节点环的有限元分析计算结果,并与试验研究结果进行了比较,结果表明所建计算模型适用于钢管混凝土柱节点性能分析,且计算数据得到了实验结果的支持,从而从计算和实验两方面均得出新型钢管混凝土节点满足强柱弱梁,节点更强的原则．     

空间网架结构钢管混凝土柱节点力学性能足尺试验及分析

采用足尺试验与数值仿真相结合的方法研究空间网架结构中的钢管混凝土柱节点的受力及抗震性能。试验荷载逐级加载到设计荷载的1.6倍并观测柱节点的变形与应力。试验结果表明试验荷载下柱节点钢结构部分基本处于弹性状态,混凝土极小部分区域超出压应力极限,钢管与混凝土粘接良好。非线性有限元分析结果揭示了柱节点在低周往复荷载作用下的滞回耗能能力和破坏特征,指出了柱节点承载的薄弱位置,给出了柱节点的极限承载力。结果表明,足尺试验与数值计算相结合的方法可以全面揭示柱节点的受力特性及抗震性能。     

钢管再生混凝土框架体系抗震性能研究

文章对比研究了钢管混凝土(CFST)和钢管再生混凝土(RCFST)框架体系抗震性能。通过建立CFST和RCFST框架体系有限元模型,分别对两种模型进行了模态和动力时程分析。分析结果表明:RCFST与CFST框架体系相比,整体刚度减小,自振周期变大;在多遇和罕遇地震作用下,RCFST相比CFST框架体系顶层位移和层间位移角增幅不大,而基底剪力减小;通过对比分析认为RCFST框架体系在地震作用下抗震性能良好。     

空间钢构架混凝土柱受力性能的有限元分析

基于ABAQUS有限元分析软件建立了空间钢构架混凝土柱受力性能的非线性分析模型，对空间钢构架混凝土柱受力性能进行了分析，将分析得到的荷载和位移曲线与试验所得的曲线进行比较，经检验两者基本吻合。在此基础上，分析了轴压比、配钢率等参数对空间钢构架混凝土柱受力性能的影响，得到了一些有益的建议可供工程应用时参考。