火灾下钢框架结构的非线性有限元分析

对一个单层单跨钢框架结构进行抗火反应分析,运用大型有限元分析软件ANSYS中的三维热力耦合单元对该结构进行温度计算和力学分析,研究了火灾下结构的薄弱环节,得到结构的耐火时间和临界温度,并得出了各个时刻结构的温度场和变形,从而更加真实地反映出平面钢框架结构的抗火性能。     

热力耦合作用下H型截面钢框架挠曲变形有限元分析

高温下钢框架力学特征的研究是目前研究的热点之一.通过有限元模拟软件对H型截面钢框架进行分析,介绍了热力耦合作用下的钢框架结构挠曲变形的破坏模式、对两层两跨H型截面钢框架结构的变形与位移的模拟结果进行深入的研究,包括结构各梁柱在不同温度场、结构场、耦合场下的挠曲效应,在热力耦合作用下梁柱的挠度与轴向变形重新分配与变化,在不同受火位置下的两层两跨H型截面钢框架的挠曲效应的对比分析.研究表明:随着温度不断上涨,两层两跨H型截面钢框架各框架梁的挠度呈现先增大后减小的趋势,结构轴向变形不断增大,各框架柱的挠度呈现不断上涨的趋势,结构轴向变形不断增大,各梁柱挠度与轴向变形重新分配明显,工况一比工况二的挠曲效应变化大,说明两层两跨H型截面钢框架在全截面受火情况下挠曲效应更好.研究成果可为热力耦合作用下的钢框架加固修复提供参考价值.     

浅谈钢结构抗火设计

钢材虽为非燃烧材料，但不耐火，高温下其强度和刚度都将迅速降低，而火灾中升温迅速。故无防火保护的钢构件在火灾中极易受到破坏。因此，在钢结构抗火设计时必须考虑到：如何定量地确定防火保护措施，使得钢结构构件的耐火时间大于或等于规定的耐火极限。     

预应力钢梁在高温(火灾)环境下的力学特性分析

随着预应力钢结构的广泛应用其抗火性能的研究越发迫切,本文分析了高温下钢梁的预应力损失类型和大小,同时采用有限元分析软件研究预应力钢梁在高温条件下一定时间内构件的温度分布及其随时间发展规律,并且在热分析的基础上对构件热力效应分析,从而进一步探索预应力钢梁在高温条件下损伤机理.     

基于ANSYS分析方钢管混凝土框架的滞回特性

根据方钢管混凝土框架在低周反复荷载下的非线性分析理论.通过ANSYS建立了方钢管混凝土组合框架的三维非线性有限元分析模型,得出了方钢管混凝土框架的理论滞回曲线,与现有试验结果对比较为吻合,为方钢管混凝土框架结构的有限元研究提供了依据.     

十字板焊接空心球节点数值模拟和常幅疲劳试验（英文）

为了揭示十字板焊接空心球节点(简称板球节点)常幅疲劳破坏机理并建立其相应计算公式,对板球节点进行疲劳试验.基于自行设计的加载装置,进行了19个节点试件的常幅疲劳试验;采用有限元对节点进行静力分析,并利用扫描电子显微镜对节点疲劳破坏断口进行金相分析.数值模拟和试验结果表明:板球节点中热点位于连接焊缝焊址球面处,且该点应力集中程度严重;节点疲劳裂纹萌生于焊缝焊址处且以板宽为直径沿球面环向扩展直至疲劳断裂.节点初始焊接缺陷及构造细节是构成疲劳失效的主要因素.基于常幅疲劳试验结果线性拟合得到了该节点的S-N曲线,并以热点应力幅为变量建立了其常幅疲劳计算公式.     

全装配式混凝土框架-钢支撑结构抗震性能

为了提高装配式混凝土框架结构的抗震性能和施工效率,提出了一种全装配式混凝土框架-钢支撑(all-precast concrete frame with steel braces, APCF-B)结构,该结构采用铰接梁柱节点和钢支撑。首先利用有限元软件ETABS建立了普通钢支撑、防屈曲支撑和自复位支撑构件模型及其相应的支撑框架子结构模型,并通过对试验进行模拟验证了分析模型的准确性和合理性。在此基础上,分别设计了带有以上3种支撑的4层和12层APCF-B结构模型,通过静力弹塑性分析和动力弹塑性分析探究了结构的抗震性能以及不同支撑类型对结构的影响。结果表明：APCF-B结构具有“强柱弱梁弱支撑”的破坏模式;在低层APCF-B结构中,使用3种支撑均可以保证结构在2种地震强度下的抗倒塌性能,但是在高层APCF-B结构中,建议使用防屈曲支撑或自复位支撑,以保证结构在极罕遇地震下的抗倒塌性能。     

设有叠合柱的局部错层RC框架结构地震易损性分析

为研究某一设有叠合柱的局部错层钢筋混凝土（reinforced concrete,RC）框架结构在近断层和远场地震作用下的破坏概率,自定义钢管混凝土叠合柱塑性铰参数,并与试验对比验证塑性铰参数的有效性。采用SAP2000建立非线性分析模型,选取近断层和远场地震波共22条,分别以地震峰值加速度（peak ground acceleration,PGA）和最大层间位移角作为地震动强度指标和结构性能指标,基于增量动力分析（incremental dynamic analysis,IDA）结果和点估计函数对错层框架结构进行易损性分析。结果表明：对于远场地震动,结构满足“三水准”抗震设防要求,在罕遇地震下超越防止倒塌极限状态的概率仅为0.24%;结构在近断层多遇地震下仍能满足“小震不坏”的设计要求,设防地震下结构超越修复后使用极限状态的概率为53.63%,发生中等破坏的概率较大,罕遇地震下结构达到倒塌极限状态的概率为5.37%,较远场地震作用破坏更为严重。研究结果可为错层框架结构的设计和地震风险评估提供参考。     

底部框架-砌体房屋结构抗连续倒塌研究

为研究底部框架-砌体结构的抗连续倒塌性能,基于ABAQUS软件建立分析模型,在对框架结构及框支墙梁结构进行试验验证的基础上,分析了底部框架-砌体结构在倒塌下的受力机制,并探究了其影响因素。结果表明：底部框架-砌体结构在中柱失效的情况下,先后经历弯曲阶段和压拱阶段,失效柱两边的墙体形成对角线撑杆传力机制,结构没有悬链线机制的开展;考虑墙梁组合作用后的结构压拱峰值承载力提升了7.6倍;按照受弯梁设计后结构的抗连续倒塌承载力为按照墙梁设计的1.2倍;结构屈服强度及压拱峰值承载力随着砌块强度的增大和开洞率的减小而不断增大。     

钢-GPC栓钉连接界面抗剪性能

为探究钢-地质聚合物混凝土(geopolymer concrete, GPC)栓钉连接的界面抗剪性能,对4组栓钉连接的钢-混凝土试件进行推出试验,分析其破坏模式、荷载-滑移曲线、抗剪承载力以及延性等力学性能,得到混凝土类型、GPC抗压强度以及栓钉直径对界面黏结性能的影响规律。结果表明：GPC试件中栓钉表现出剪断破坏,与普通混凝土试件破坏形态一致,GPC翼板无明显裂缝,整体性较好;GPC栓钉抗剪承载力与普通混凝土栓钉试件相近,刚度偏低,但具有更好的延性;提高GPC抗压强度和栓钉直径可有效提高栓钉的抗剪承载力和刚度。基于实测结果,提出栓钉连接的钢-GPC抗剪承载力计算公式和界面黏结-滑移本构模型。     

高强混凝土墙耐火性能的有限元分析

确定了钢材和混凝土热工参数和热一力本构关系,采用ABAQUS软件建立了火灾下高强混凝土墙温度分布和受力性能分析的有限元模型,计算结果得到以往实验结果的验证.在此基础上,对高强混凝土墙高温下的应力分布、混凝土裂缝以及重要影响因素进行了分析,初步了解了火灾下高强混凝土墙的力学性能,为进一步确定科学合理的抗火设计方法创造了条件.     

钢筋混凝土异形柱温度场分析

为了研究异形柱在高温下温度场分布的情况和抗火性能,采用有限元软件ABAQUS对T形和L形钢筋混凝土异形柱截面的温度场进行了计算和分析,结果表明,异形柱受高温作用时,角部热集中严重,计算结果得到一些试验结果的验证.     

钢材高温下应力-应变曲线研究

火灾是影响钢结构设计的最主要因素.对钢结构抗火设计的现行方法进行了分析,并指出各种方法所存在的缺陷,通过对钢结构抗火力学性能的研究,参照欧洲标准对常见钢材高温下应力-应变性能进行了分析与计算,得出了便于使用的应力-应变关系.     

玻化微珠保温混凝土框架角节点抗震性能

为了研究玻化微珠保温混凝土角节点的抗震性能,对玻化微珠保温承重混凝土(HSKJJ)和普通混凝土(SKJJ)的框架顶层角节点进行拟静力试验,研究构件破坏形态和破坏过程,分析其滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线和耗能系数.研究结果表明:HSKJJ和SKJJ核心区均发生剪切破坏,HSKJJ较SKJJ的开裂荷载、屈服荷载、破坏荷...     

异形柱框架结构的弹塑性时程分析

应用大型有限元分析软件ANSYS,对钢筋混凝土异形柱框架结构进行动力特性和弹塑性时程分析。得到钢筋混凝土异形柱框架结构的自振频率、振型特点,以及异形柱框架结构在8度抗震设防情况下顶层水平位移时程曲线、顶层加速度时程曲线、水平位移沿楼层高度分布曲线及层间位移角沿楼层高度变化曲线。研究了底层层高和结构高度等对异形柱框架结构地震反应的影响。     

钢框架-冷弯薄壁型钢组合墙体结构抗震性能有限元分析

利用有限元软件ABAQUS对纯钢框架试件、冷弯薄壁型钢组合墙体试件、钢框架-冷弯薄壁型钢组合墙体试件、覆双面OSB板的钢框架-冷弯薄壁型钢组合墙体试件进行水平低周往复荷载作用下研究,分析了试件的滞回曲线、骨架曲线、抗侧刚度、延性和耗能等。结果表明,钢框架与冷弯薄壁型钢组合墙体有明显的组合效应;冷弯薄壁型钢组合墙体能明显增强钢框架结构的承载力、刚度、延性和耗能能力;覆双面OSB板钢框架-冷弯薄壁型钢组合墙体结构抗震性能较不覆板的钢框架-冷弯薄壁型钢组合墙体结构抗震性能好。     

错层板柱节点抗震性能试验研究

通过对2个错层板柱节点试件进行低周往复加载试验,研究了错层板柱结构错层部位节点的力学性能.分析了错层板柱节点在低周反复荷载下的荷载-位移曲线、节点的延性、耗能能力等性能,明确了错层板柱节点的工作机理及破坏形式.试验结果表明,2个错层板柱节点试验构件均呈现典型的短柱脆性剪切破坏,节点的滞回曲线捏拢现象明显,耗能能力较弱,...     

铝合金薄板凸焊应力场有限元分析

采用有限元仿真软件simufact-welding对6063铝合金薄板进行凸焊过程中应力场分布及变化趋势的有限元仿真.研究了焊点区域在凸焊过程中的应力场变化以及凸焊筋顶点随时间变化的位移曲线及等效应力.研究结果表明,通过与实验中凸焊筋的压溃过程以及焊核大小相对比,发现本模型能够较为准确地模拟实际凸焊过程,为后续研究提供理论和方法的指导.     

空间钢框架研究的进展与趋势

空间耦合效应对钢框架结构性能有显著影响,随着计算理论的深入和试验水平的不断提高,如何对钢框架进行空间效应的高等分析受到普遍关注.简要回顾了空间钢框架结构的研究历史,论述了近年来在分析方法、分析软件、抗火研究和结构试验等方面的主要进展,提出了空间钢框架研究尚存在的问题和将来的发展趋势.     

疲劳荷载作用后钢-混凝土组合外接式节点静载性能试验研究（英文）

为研究疲劳荷载对钢桁腹-混凝土组合外接式节点静力性能的影响,设计并制作了3个1∶3节点模型,分别进行了静载破坏试验和疲劳后静载破坏试验,获得了节点破坏模式、荷载-位移曲线及节点板荷载-应变曲线,研究了节点屈服荷载、极限荷载、节点刚度及延性系数等力学性能指标的变化.试验结果表明：节点板是组合节点受力关键构件,节点板破坏是外接式节点的典型破坏模式;疲劳荷载对节点屈服前的受力性能影响较小,但对节点屈服后的受力性能影响显著;与仅承受静载的试件相比,未疲劳破坏试件的极限承载力减小4%,延性系数减小28%,有疲劳破坏试件的极限承载力减小25%,延性系数减小52%;疲劳裂纹引起了节点板应力重分布,增大了无疲劳裂纹区域的应变,且应变增长率随着与疲劳裂纹距离的增加而减小.