钢筋混凝土平面框架结构拟动力有限元分析

采用ABAQUS软件建立2层1榀1跨钢筋混凝土平面框架结构的三维实体精细有限元模型进行拟动力分析,模型考虑混凝土的塑性损伤和钢材的弹塑性混合强化性质、结构阻尼和连续地震引起的塑性损伤累积效应.在位移、恢复力的计算结果与已有拟动力试验结果符合较好的基础上,进一步分析该平面框架的结构损伤、塑性耗能分配机制以及混凝土、钢筋的...     

装配式复式钢管混凝土柱-钢板剪力墙框架数值模拟

为研究复式钢管混凝土钢板剪力墙框架的抗震力学性能,基于装配式复式钢管混凝土柱-钢板剪力墙框架结构拟静力试验研究,合理采用材料本构关系并引入了损伤因子来考虑混凝土的损伤退化,利用ABAQUS软件建立两榀框架的有限元模型,并且对结构进行有限元计算.有限元模拟所得框架的滞回曲线与试验所得吻合良好,验证了有限元模拟的正确性.基...     

内约束方钢管混凝土柱抗震性能研究

由于方钢管对混凝土约束作用较弱,地震作用下方钢管混凝土柱底部钢管易出现屈曲,因此本文提出一种新型内约束方钢管混凝土柱。基于ABAQUS有限元软件,本文采用合理的材料本构模型建立内约束方钢管混凝土柱三维实体精细有限元模型,该模型能准确反应钢管、混凝土以及拉筋之间的相互作用,又能反应拟静力作用下混凝土的塑性损伤和钢材的循环硬化规律。有限元结果与试验结果吻合良好。首先,在此基础上笔选出最佳内约束形式,对拉箍筋方钢管混凝土柱的抗震性能明显优于圆环箍筋;其次,提出在不同轴压比下内约束方钢管混凝土柱的焊接拉筋最佳布置长度和合理体积配箍率;再次,探讨不同参数对内约束方钢管混凝土柱滞回性能的影响,结果表明:提高截面含钢率和长细比能有效改善组合柱的极限承载力,而轴压比在一定范围内有利于能提高柱的承载力;最后,讨论了约束措施对内约束方钢管混凝土柱耗能性能的影响。     

钢管混凝土重力柱—混凝土核心筒结构静力弹塑性分析

以钢管混凝土柱框架—混凝土核心筒结构为背景,将钢管混凝土柱、钢框架梁、核心筒之间的刚性连接改为螺栓铰接,形成钢管混凝土重力柱—混凝土核心筒结构.运用有限元软件Canny建立数字模型,对新型结构进行3种不同侧向加载模式的pushover分析,根据能力谱法求出7度大震作用下的性能点,并与动力时程分析结果对比,得出倒三角形加...     

耗能-隔震柔性底层钢管混凝土-钢筋混凝土组合框架的实验研究

本文用钢管混凝土柱作为结构底层耗能柱、用承重墙和隔震器控制结构底层倒塌破坏,从而提出了一种新的耗能-隔震柔性底层结构体系。通过本文12根钢管混凝土柱和文献[7]中7根钢管混凝土柱的低周疲劳实验,初步确定了钢管混凝土柱地震损伤模型的参数;通过两个钢管混凝土-钢筋混凝土三层框架模型和一个纯钢筋混凝土三层框架模型的拟动力实验,研究和比较了两类结构体系的地震损伤。     

应用OpenSEES模拟方钢管混凝土柱的抗震性能

应用OpenSEES有限元软件计算方钢管混凝土柱的水平力-位移滞回曲线。考虑到钢管与混凝土相互作用的机理,采用Mander混凝土本构模型,计算结果与试验结果吻合较好。在此基础上对方钢管混凝土柱进行了参数分析,讨论了纤维模型数量、单元划分数量和材料本构等因素的影响。结果表明:基于OpenSEES建模方式与模型参数选取合理;增大钢材屈服强度,可以提高方钢管混凝土柱水平承载力,混凝土强度对方钢管混凝土柱的水平承载力影响则不大。     

爆炸荷载作用下方钢管混凝土柱的动力响应及破坏机理

方钢管混凝土柱是被广泛采用的组合构件之一。爆炸发生时产生的爆炸冲击波可能会对框架结构内部的方钢管混凝土柱造成严重破坏,然而目前对其动力响应及破坏机理的研究成果相对较少。本文采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对爆炸荷载作用下方钢管混凝土柱的动力响应和破坏机理进行了研究分析。建立了方钢管混凝土柱实体有限元模型,其中混凝土采用HJC模型,方钢管采用考虑应变率的塑性随动强化模型,爆炸荷载施加在柱子一侧表面。通过对方钢管混凝土柱的破坏过程的模拟,比较分析了其在不同＂比例距离＂下的动力响应和破坏形式,进而得出方钢管混凝土柱的破坏机理。在爆炸荷载作用下,方钢管对其核心混凝土有一定的约束作用,使其处于复杂应力状态之下,从而使混凝土强度得以提高,塑性和韧性同时得到改善;同时,由于混凝土的存在,延缓了方钢管柱底和柱顶过早地发生局部屈曲。随着＂比例距离＂的增大,柱中水平位移逐渐减小。结果表明,方钢管混凝土柱具有良好的延性、优越的抗爆性能,所提出的破坏机理可供结构抗爆设计的进一步研究参考。     

楼板开角缝实现RC框架“强柱弱梁”效果的有限元分析

利用有限元软件ADINA对一栋6层现浇钢筋混凝土框架结构的梁柱节点做了拟静力分析与地震动力反应分析,并对普通梁柱节点与周围楼板设角缝节点的结果对比。分析计算结果表明,对于普通梁柱节点,在梁柱节点处采用开角缝的措施之后,梁受力主筋屈服明显提前,柱混凝土裂缝明显减少,梁、柱塑性铰出现时间间隔增加。首层柱柱脚处塑性铰的出现延后,更加接近总体机制破坏。     

应用OpenSEES模拟复式钢管高强混凝土短柱轴心受压性能

基于Open SEES有限元软件对复式钢管高强混凝土短柱轴心受压性能进行模拟。考虑到钢管对混凝土的强化作用,选用Mander混凝土本构模型作为混凝土强度依据,针对外方内圆的复式钢管高强混凝土进行建模。将模拟结果与试验结果进行对比分析。结果表明:文中Open SEES建模方式与模型参数选取合理,模拟结果与试验结果吻合较好,复式钢管高强混凝土柱的有限元分析可以参考文中的建模方式及本构模型进行。     

不同轴压比下钢管混凝土剪力墙结构受力性能试验及有限元分析

为研究不同轴压比下钢管混凝土剪力墙结构的受力性能,首先进行了3片双层单跨钢管混凝土剪力墙拟静力试验,端柱底部钢管屈服破坏,利用有限元软件ABAQUS建立试件数值模型,计算结果与试验吻合良好,在此基础上,通过对9组轴压比从0~0.8的钢管混凝土和钢筋混凝土剪力墙单调推覆分析,深入探讨了试件的承载力、延性系数及钢管端柱对墙体整体性能的影响。     

钢管混凝土叠合柱的抗震延性研究

震害表明,高层建筑中轴压比较大的钢筋混凝土柱的变形能力较弱。为了提高大轴压比柱的变形能力,进而改善结构的抗震性能,采用钢管混凝土叠合柱是最有效的方法之一。本文首先通过截面分析,阐释了钢管混凝土叠合柱在高轴压比下提高柱子延性的机理。然后基于已有的钢管混凝土叠合柱试验,采用通用非线性有限元软件ABAQUS建立了钢管混凝土叠合柱的有限元模型。有限元分析结果与试验结果吻合良好,说明了有限元模型的合理性。在此基础上,分析了名义轴压比、套箍系数等参数对钢管混凝土叠合柱位移延性系数的影响,得到了影响外围钢筋混凝土与核心钢管混凝土之间轴力重分配和叠合柱延性的关键参数。通过回归分析,得到反映各关键参数影响的叠合柱位移延性系数的简化计算公式,在此基础上,计算得到了各抗震等级叠合柱位移延性系数的下限值,为叠合柱的延性估算和复核提供参考。     

钢管混凝土构件轴向受拉机理和承载力研究

采用有限元软件ABAQUS建立了钢管混凝土柱的有限元模型,对10个钢管混凝土柱试件在轴向拉力作用下的受力行为进行了数值模拟,并通过与试验结果对比验证了模型的适用性和有效性。使用经验证的模型分析了轴向拉力作用下钢管混凝土构件的受力过程、破坏机理以及钢管和混凝土之间的相互作用,并根据分析结果提出了钢管混凝土构件受拉承载力简化计算公式。研究表明:钢管混凝土柱在轴向拉力作用下,钢管承担大部分拉力,最终的破坏形态为构件端部或者中部的钢管破坏;含钢率和钢材强度对钢管混凝土柱的抗拉承载力影响较大,而核心混凝土强度对抗拉承载力影响很小。     

基于OpenSees的空心钢管混凝土柱恢复力计算公式研究

采用OpenSees建立基于纤维截面的空心钢管混凝土柱有限元模型,对空心钢管混凝土柱的滞回性能进行计算。在该有限元模型基础上,考虑轴压比、长细比、截面空心率、截面含钢率、混凝土强度和钢材强度等因数对骨架曲线恢复力模型的影响,结合正交试验设计方法,对骨架曲线恢复力计算公式进行回归分析。研究结果表明：1数值计算结果与试验结果吻合良好;2得到的空心钢管混凝土柱骨架曲线恢复力计算公式在一定设计参数范围内具有较高的计算精度。     

外包钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点的滞回性能研究

为研究外包钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点的抗震性能,基于外包钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点低周反复荷载作用下的试验结果和有限元的模拟,分析了两类试验节点的滞回特性,提出外包钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点的三折线恢复力模型及其特征参数的取值范围,并给出恢复力模型表达式。结果表明,试件具有良好的耗能能力,建立的恢复力模型骨架曲线与试验值接近;有限元与试验所得的滞回曲线及骨架曲线在弹性阶段吻合较好,随着荷载的反复,两者之间的差异逐渐增大。     

12层异形柱小型混凝土空心砌块组合结构拟动力试验研究

异形柱小型混凝土空心砌块组合结构以其先砌墙后浇注、墙与柱马牙槎连接和墙内有暗梁的特点，使其有别于普通异形柱结构，将其用于小高层中的抗震能力值得研究，本课题通过12层1／3.2比例模型的拟动力试验，探讨了这种新型结构体系的受力特点、动力特性，为其在工程实践的应用提供试验基础。     

核心钢管混凝土短柱轴压受力机理及设计方法研究

为研究核心钢管混凝土(CSTRC)短柱轴压受力机理及设计方法,完成了7个CSTRC柱和2个RC柱的轴压试验,采用有限元软件ABAQUS对CSTRC柱轴压全过程进行数值仿真。在试验验证的基础上,利用有限元模型研究了CSTRC柱的轴压机理和轴力分配规律。研究表明,核心钢管混凝土柱试件中,钢管对内部混凝土的约束作用明显,钢管外部混凝土对钢管的约束作用可以忽略,其承载力可按RC部分与钢管混凝土柱部分承载力进行线性叠加。根据有限元分析结果,提出了CSTRC柱中钢管混凝土部分的承载力发挥系数。本文成果可为CSTRC结构的设计和应用提供参考。     

型钢混凝土异形柱恢复力特性的试验研究

为了研究型钢混凝土异形柱的抗震性能,进行了17根型钢混凝土异形柱模型的拟静力试验,得到了型钢混凝土异形柱模型在低周反复荷载作用下的滞回曲线和P-△骨架曲线。通过试验结果的分析,给出了各关键点的试验数据及刚度退化规律,建议型钢混凝土异形柱恢复力模型采用双线型模型和退化三线型模型,并给出了恢复力模型各阶段刚度参数的计算公式,为型钢混凝土异形柱的非线性地震反应分析提供了理论参考。     

高强钢筋高强混凝土框架结构非线性地震反应分析

研究配有高强钢筋的高强混凝土框架结构的抗震性能.采用OpenSees开放式软件对配有高强钢筋的高强混凝土框架结构进行了地震作用下的非线性有限元分析,并将计算结果与同等参数条件下的结构拟动力试验进行了对比.得到不同峰值加速度情况下的结构层间反应时程曲线,层间位移滞回曲线,以及破坏模式等,数值计算结果与试验吻合程度较好.研究结果表明利用基于OpenSees的有限元分析方法,能够有效地分析配有高强钢筋的高强混凝土框架结构的地震响应,可以辅助研究该结构的抗震性能.     

底部加强型矩形钢管混凝土柱抗震性能试验与分析

提出了一种底部加强型矩形钢管混凝土柱,采取在柱底部区域钢板外侧贴焊钢板的构造措施,以提高其抗震耗能能力.进行了3个不同构造的矩形钢管混凝土柱模型的低周反复加载试验,模型1为普通矩形钢管混凝土柱,模型2为矩形截面底部垂直加载方向钢板外侧贴焊钢板的钢管混凝土柱,模型3为矩形截面底部双向外侧钢板均贴焊钢板的钢管混凝土柱.模型按1/5缩尺.分析了各模型的承载力、刚度及退化过程、延性、滞回耗能特性和破坏特征.给出了底部加强型矩形钢管混凝土柱正截面及斜截面承载力的计算公式,计算与实测结果符合较好.研究表明:所提出的底部加强型矩形钢管混凝土柱与普通矩形钢管混凝土柱相比,其承载力明显提高,延性和抗震耗能能力显著提高.     

ABAQUS混凝土损伤塑性模型的动力性能分析

地震作用在混凝土结构上会在其材料中产生较高的应变率,混凝土材料具有一定的率敏感性,准确模拟混凝土结构在地震作用下的反应需采用混凝土动态本构模型。为评估ABAQUS有限元软件中的混凝土损伤塑性模型模拟混凝土动力性能的能力,采用该模型对混凝土材料和构件在不同加载速度下的动态反应进行了有限元数值分析。结果表明,随着加载速度的提高,混凝土的抗压强度提高,下降段坡度增大,混凝土梁的承载能力提高,模拟结果与相关试验结果吻合较好;该混凝土损伤塑性模型可以模拟混凝土材料和构件的主要动力特性,但也存在不足之处。