低周反复荷载作用下高强钢柱有限元分析
低周反复荷载下型钢高强混凝土柱受力性能研究
低周反复荷载下型钢高强混凝土柱受力性能研究低周反复荷载下型钢高强混凝土柱受力性能研究摘要：本文通过低周反复荷载试验研究，对型钢高强混凝土柱的受力性能进行了探讨。
通过对比常规高强混凝土柱和型钢高强混凝土柱的抗震性能，研究结果表明，型钢高强混凝土柱在低周反复荷载下表现出更好的受力性能。
同时，通过分析不同配置方案和钢材参数的影响，为工程实际应用提供了参考依据。
1. 引言近年来，随着抗震设计的不断发展和工程应用的需求，高强混凝土柱成为了重要的结构构件之一。
然而，传统的高强混凝土柱在承受地震荷载时存在一定的弱点，例如易发生脆性破坏、抗震性能不足等。
为了改善高强混凝土柱的抗震性能，研究人员开始探索型钢高强混凝土柱的应用。
2. 试验方案2.1 实验材料本试验采用C50型钢高强混凝土作为试验材料，其中水胶比为0.3，砂石粒径为5-20mm，型钢采用Q345型号，尺寸为100mm×100mm×800mm。
2.2 试验装置试验采用低周反复荷载试验装置，其中荷载下拉速度为1mm/min。
3. 试验结果和分析3.1 常规高强混凝土柱通过对比常规高强混凝土柱的试验结果，发现在低周反复荷载下，常规高强混凝土柱出现明显的脆性破坏，负荷承载能力下降明显。
3.2 型钢高强混凝土柱与常规高强混凝土柱相比，型钢高强混凝土柱表现出更好的受力性能。
在低周反复荷载下，型钢高强混凝土柱不仅没有出现脆性破坏，而且负荷承载能力相对稳定。
3.3 参数分析通过分析不同配置方案和钢材参数的影响，发现型钢高强混凝土柱的受力性能主要受到型钢尺寸、钢筋配箍方式和型钢与混凝土的黏结性能的影响。
合理选择型钢尺寸、优化钢筋配箍方式以及改善型钢与混凝土之间的黏结性能，可以进一步提高型钢高强混凝土柱的受力性能。
4. 结论通过低周反复荷载试验，本文对型钢高强混凝土柱的受力性能进行了研究。
研究结果表明，在低周反复荷载下，型钢高强混凝土柱表现出更好的抗震性能。
钢结构事故现象及原因分析
摘要随着国民经济和科学技术的发展，钢结构的应用范围日趋广泛，由于其应用及结构形式发展较快，也带来一些新问题。
本文首先论述了钢结构的优点和应用前景，并从钢结构工程的深化设计、加工制作安装施工、使用过程的三个阶段出现的问题并导致结构的损伤与破坏的事故，结合生产生活中的实际案例对事故的类型、原因进行了解剖分析。
同时针对建筑工程中钢结构事故的破坏形式如：钢结构失稳，钢结构的脆性断裂，钢结构承载力和刚度失效，钢结构疲劳破坏和钢结构的腐蚀破坏等分析了产生事故的原因并提出了预防措施。
探讨了钢结构工程的深化设计开始把关，继而提出了做好钢结构构件加工质量的控制，并以严、准、细的要求控制钢结构施工安装的相应对策，将钢结构事故发生的可能性降到最低。
钢结构事故现象及原因分析一、钢结构的前景钢结构作为一种新型的结构体系，以其强度高、自重轻、塑性和韧性好、抗震性能优越、工厂化生产程度高、装配方便、造型美观、综合经济效益显著等一系列优点，受到国内外建筑师和结构工程师的青睐，近二十多年来，我国钢结构在工程建设中得到了更为广泛的应用，在材料、加工工艺、施工技术、理论分析和设计方法等诸方面都有了飞速发展和进步，应用钢结构已成为当前的一大“热点”，展现了其广阔的、具有强大生命力的前景。
在高层、大跨建筑领域显示出其无与伦比的优势。
钢结构的形式与应用范围是非常广泛的，在形式上有普钢结构、轻钢结构、空间结构、张拉结构等；应用范围，既有民用建筑钢结构、公共建筑钢结构、工业厂房钢结构、桥梁钢结构，又有特种构筑物(塔桅、储藏库、管道支架、栈桥等)钢结构等，既可应用于高度达400多米以上的高层建筑，跨度达200多米的空间结构，又可应用于几米跨度的建筑结构。
但任何事物都有着它的两面性，钢结构也有其自身的缺陷和不足，钢结构在具体应用中，也会存在一些质量问题，会发生一些工程事故，所以应采取一些积极措施加以预防[1]。
二、钢结构事故的原因（一）设计阶段的原因结构设计[2]方案不合理；计算简图不当，结构计算错误；对结构荷载实际受力情况估计不足；材料选择不宜(如强度、韧性、疲劳、焊条、焊丝、焊接方法、焊接性能等)；结构节点不合理或不完善；未充分考虑加工制作与安装施工和使用阶段工艺特点、防腐、防高温、防冷脆措施不足；没有按设计规范或没有相应的规范、规程规定。
装配式钢结构梁柱柱法兰连接节点受力机理研究
结论与展望
2、加强节点板和螺栓的强度和稳定性，以提高节点的抗剪承载力和抗疲劳性 能。
结论与展望
3、节点细节的处理，如螺栓与钢板之间的连接方式等，以提高节点的耐久性 和可靠性。
结论与展望
尽管本次演示取得了一定的研究成果，但仍存在一定的局限性。例如，实验 样本数量有限，可能存在个体差异；数值模拟未考虑材料非线性等因素的影响。 未来研究可从以下几个方面展开：
2、焊接式连接节点
2、焊接式连接节点
焊接式连接节点是一种通过焊接将梁和柱连接在一起的连接方式。这种连接 方式具有施工方便、抗疲劳性能好等优点。但是，焊接式连接节点的缺点是易受 到焊接质量的影响，而且对于节点的制作和安装精度要求较高。
3、混合式连接节点
3、混合式连接节点
混合式连接节点是一种结合了插入式和焊接式连接优点的连接方式。在这种 连接方式中，梁的下翼缘与柱的腹板之间通过螺栓进行连接，而梁的上翼缘与柱 的翼缘之间则通过焊接进行连接。这种连接方式结合了插入式和焊接式的优点， 同时避免了它们的缺点，具有较高的稳定性和耐久性。
装配式钢结构梁柱柱法兰连接 节点受力机理研究
01 引言
03 研究方法 05 结论与展望
目录
02 文献综述 04 实验结果与分析 06 参考内容
引言
引言
随着建筑工业化的不断发展，装配式钢结构建筑逐渐成为现代建筑工程的重 要发展方向。梁柱连接节点作为装配式钢结构建筑的重要组成部分，其受力机理 对于整个结构的安全性和稳定性具有至关重要的影响。柱法兰连接节点作为装配 式钢结构梁柱连接的一种常见形式，对其受力机理进行研究对于优化节点设计、 提高结构安全性具有重要意义。
预制装配式钢骨接头钢筋混凝土边节点抗震性能有限元分析
《工程与建设》 2018年第32卷第3期377收稿日期：2018‐04‐09；修改日期：2018‐04‐20作者简介：俞 忠（1992－），男，安徽芜湖人，合肥工业大学建筑与土木工程研究生.预制装配式钢骨接头钢筋混凝土边节点抗震性能有限元分析俞 忠， 黄慎江（合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽合肥 230009）摘 要：近几年，随着国家大力推广建筑产业化，我国预制装配式建筑技术迎来了重大的发展机会和巨大的进步。
国内很多学者对装配式建筑进行了课题研究，并在此基础上，结合“强柱弱梁、强节点弱构件”的设计思想，本文设计了预制装配式钢骨接头钢筋混凝土节点。
此节点，预制梁端部、预制柱端部埋入钢骨，节点通过螺栓连接，具有良好的承载性能，可大大提高现场施工效率。
本文通过ABA Q US 有限元分析软件建立数值模型，在梁端施加低周往复荷载作用下，对节点的抗震性能进行分析，并与普通钢筋混凝土节点进行对比。
关键词：预制装配式；钢骨接头；梁柱节点；抗震性能中图分类号：T U 375.4 文献标识码：A 文章编号：1673‐5781（2018）03‐0377‐060 引 言目前，国家正大力推广建筑产业化，借助建筑产业化这一新推动力和有利的市场经济环境，我国预制装配式混凝土结构与预制混凝土工业又迎来了重大的发展机遇期。
现有的装配式框架建筑梁柱节点的连接形式主要是，通过工厂预制端部预留钢筋，现场后浇筑的办法实现。
这类节点连接，现场施工湿作业多，难度大，难以大规模推广。
预制混凝土构件之间的连接方式是装配式混凝土结构研究的核心问题之一。
根据施工时节点连接方法不同，预制装配式建筑节点连接分为干连接和湿连接［1］。
干连接是预制构件之间通过焊接或螺栓连接预埋在构件内的钢部件通过进行连接，而湿连接是通过在节点处现浇混凝土或灌注水泥浆连接。
随着有限元模拟方法的不断成熟，有限元模拟技术在研究混凝土力学性能方面应用得越来越广泛［2－5］。
水平低周反复荷载作用下钢管混凝土框架柱的非线性有限元分析
ＬＩ Ｘｉｏ ｄ ｎ Ｎ ａ － ｏ ｇ
（ ｐ ｒｍｅ ｔ ｆＡｒｈｔｃｕ ｅＥｎ ｉｅ ｒｎ Ｄｅ ａ ｔ ｎ ｃ ｉｅ ｔｒ ｇｎ ｅｉｇ，Ｐ ｔ ｎ Ｃ ｌ ｇ ，Ｐｕｉｎ ３ １ ０ ｏ ｕ ｉ ｏｌ ｅ ａ ｅ ｔ ５ １ ０，Ｆｕｉｎ，Ｃｈｎ ） ａ ｊ ａ ｉａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａｎ ｎ ｎ ｉ ｅ ｒｆ ｉ ｌ ｍｅ ｔ（ ｓｒ ｃ ： ｏ ｌ ａ ｉ ｔ ｅｅ ｎ ＦＥ）ａ ａ ｙ ｉ ｔ ｏ ｆ ｅ ｔ ｎ ｕ ａ ｏ ｃ ｅ ｅ ｆ ｌ ｄ ｓ ｅ ｌ ｕ ｕ ａ ｎ ｎ ｅ ｎ ｌ ｓｓ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｃ ａ ｇ ｌｒｃ ｎ ｒ ｔ －ｉ ｅ ｔ ｅ ｂ ｌ ｒ ｒ ｌ ｔ
第ｚ ６卷第 １ 期
２１ ０ ０年 ２月
阿 方学院学 （然 学 ） 自 科 版
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＨｅ ｅ Ｎｏ ｔ ｉ ｓｔ （ ｔ ｒ ｌＳｃｅ ｃ ｉｉｎ） ｏ ｒ ａ ｂ ｉ ｒｈ Ｕｎｖ ｒ ｉｙ Ｎａ ｕ ａ ｉｎ ｅ Ｅｄ ｔｏ ｏ ｅ
Ｖ ｏ１２６ Ｎ Ｏ ． ．１
Ｆ ｂ ２ １ ｅ． Ｏ ０
水平低 周 反 复荷 载作 用 下 钢 管 混凝 土 框架 柱 的非 线性 有 限元 分析
林 晓 东
（ 田学 院 土 建 系 ，福 建 莆 田 ３ １ Ｏ ） 莆 ５ ｌＯ
摘 要 ：介 绍 了矩 形 钢 管混 凝 土 柱 的三 维 非 线 性 有 限 元 分 析 方 法 ，建立 了钢 管混 凝 土框 架 柱 的 三维 非 线 性 有 限元 模 型 ，利 用 此 模 型 对 在低 周 反 复荷 载 作 用 下 不 同 轴 压 比的 钢 管 混 凝 土 框 架 柱 进 行 有 限元 分 析 ，通 过 与在 低 周 反 复荷 载 作 用 下 的 钢 管 混凝 土框 架 柱 的实 测 滞 回 曲线 、骨 架 曲 线 及 位 移 延 性 进 行 对 比 ，表 明该 模 型 的计 算 结 果 较 为精 确 ，可 以应 用 于 钢 管 混凝 土 的整 体 框 架 结 构 分 析 中 ，为 进 一 步 开 展 钢 管 混 凝 土 柱 的 研究 提供 基础 ． 关 键 词 ：非 线 性 分 析 ；有 限元 方 法 ；低 周 反 复 荷 载 ；钢 管 混 凝 土 框架 柱
钢框架梁柱节点恢复力模型的研究
钢框架梁柱节点恢复力模型的研究3陈 宏 李兆凡 石永久 王元清(清华大学土木工程系 北京 100084) 摘 要:为了研究高层钢结构梁柱节点的抗震性能,对钢框架节点在低周反复荷载作用下的性能进行了足尺模型试验研究。
在试验研究的基础上,考虑了节点延性、耗能性能和强度、刚度退化等影响,建立了钢框架梁柱节点的恢复力模型,计算结果与试验结果吻合良好。
建立的模型对高层钢结构的抗震设计具有较好的参考价值。
关键词:钢框架节点 滞回特性 恢复力模型STU DIES ON RESTORING FORCE MODE LS OF BEAM 2COL U MNCONNECTIONS OF STEE L FRAMESChen H ong Li Zhaofan Shi Y ongjiu W ang Y uanqing (Dept.of Civil Engineering ,Tsinghua Univ. Beijing 100084)Abstract :In order to address the seismic performance of beam 2column connections used in high 2rising buildings ,the experiments wereconducted on full 2scale specimens of beam 2column connections subjected to reversed cyclic loading.Based on the test results and analysis ,restoring force m odels of beam 2column connections were established with consideration of the degree of ductility ,the capacity of energy dissipation ,the deterioration of stiffness and strength of the specimens.G ood agreements between analytical results and experimental results were found.The proposed m odels can be applied to seismic analyses and the design of welded flange 2bolted web connections of steel m oment frames.K eyw ords :steel frame connections hysteresis behavior restoring force m odel3国家自然科学基金资助项目(59878026)。
型钢混凝土柱-型钢混凝土梁节点受力性能的有限元分析
学校代码10530学号201013011636分类号TU398+.9密级硕士学位论文型钢混凝土柱型钢混凝土柱--型钢混凝土梁节点受力性能的有限元分析学位申请人张福军指导教师陈俊副教授学院名称土木工程与力学学院学科专业结构工程研究方向混凝土结构设计理论研究二〇一三年四月二十日Finite E lement A nalysis of M echanical Behavior of S teel R einforced C oncrete Column-S teel R einforced C oncrete B eamJ ointCandidate Zhang FujunSupervisor Associate Professor Chen JunCollege College of Civil Engineering and MechanicsProgram Design theory study of concrete structureSpecialization Structural Engineering Degree Master of Engineering University Xiangtan University Date April,2013湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
低周反复荷载作用下钢筋混凝土异形柱受力性能试验研究
建筑结构
2008 年 11 月
低周反复荷载作用下钢筋混凝土异形柱受力性能试验研究
黄承逵1, 曲福来1, 张毅斌2
( 1 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室, 大连 116023; 2 辽宁省建筑设计研究院, 沈阳 110005)
[ 摘要] 通 过对 13 根钢筋混凝土异形柱的低周反复 加载试验, 分析了不同肢长、轴压比、配箍率及纵筋不 同配置形 式等因素对异形柱承载力及抗震性能的影响。结果分析表明, 试件的承载力随着轴压比的增大而提高, 但延 性降低 明显; 异形柱腹板的增大提高了试件的承载力 , 但变形能力及延性 有所降低; 增大配 箍率及端 部加强纵筋 对试件的 延性有一定的改善。 [ 关键词] 低周反复荷载; 异形柱; 不同肢长; 轴压比; 配箍率
Experimental study on behavior of special- shaped RC columns under low cyclic load Huang Chengkui1 , Qu Fulai1 , Zhang Yibin2
( 1 State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116023, China; 2 Institute of Architecture Design of Liaoning Province, Shenyang 110005, China)
注: 试件编号 中 L、T 分别代表试件 截面形状为 L 形、T 形; 试件
HT13 端部加强配筋; 试件翼缘宽度 bf 均为 300mm。
作者简介: 黄承逵, 教授, Email: huangck@ dlut. edu. cn。
钢骨高强砼框架边节点抗剪承载力有限元分析
第２ ５卷 第 ３期
、ｏ ．５ ，１２ Ｎｏ． ３
文 章编号 ： １ ０ ． ５ ２ ２ ０ ）３０ ７ ・ ３ ０ ８０ ６ （０ ６ ０ ．３ ２ ０
Hale Waihona Puke 辽宁工程技术大学学报 Ｊ ｍａ ｆＬｉｏ ｎ ｅ ｈ ｉ ａ ｉ ｅ ｓ ｏｕ １ｏ ａ ｎｉ ｇ Ｔ ｃ ｎ ｃ １ Ｕｎ ｖ ｒｉ
Ｋｅ ｒ ｓ ｓｅ １ ｅｎ ｏ ｃ ｄｈ ｇ ｔ ｎ ｔ ｏ ｃ ｅｅ ｆａ ｅｓ ｅｉｉｔ ＡＮＳ ｙｗｏ ｄ ： ｔｅ ｉｆｒ ｅ ｉｈｓ ｅ ｇ ｃ ｎ ｒｔ ； ｒｍ ｉ ｎ ： ｒ ｒ ｈ ｄ ｏ ＹＳ： ｃ ｐ ｃｔ ａ ａｉ ｙ
弓 言 Ｉ
在建筑结构领域的科学研究中， 由于实际建筑 结构体积庞大、价格 昂贵 ，在科学研究中很难进行 实际建筑结构模型的试验，所 以，大型的模拟仿真 软 件 在建 筑 结 构领 域 的应 用 显得 尤 为 重要 ｕ 】 目 。
２０ ０ ６年 ６月
Ｊ ｎ ｕ ． ２ｏ ０ ６
钢 骨高强砼框架边节 点抗剪承载力有 限元分析
徐 亚丰 ，贾连光 ，王连广 ，梁 力
（．沈 阳建筑 大学 土木 工程学 院 ，辽 宁 沈 阳 ｌ０ ６ ：２ 北 大学 资源 与土 木工程 学 院 ，辽宁 沈 阳 １００ ） １ １１８ 冻 １０ ４
ｃ ｒ ｏ ｖ ｄ ａ ｄ ｔ ｅｓ ｅ ａ ａ ｉ ｎ ｅ ｅｅ ｒｈ ｕ ｅｗｅ ｋ ｃ ｃ ｅ１ ａ ａｙ ｅ ． ｅ ｃ ｍｐ ｒｓ ｎ ｏ ｅ ｏｅｉ ｓ ｌｅ ， ｓ ｎ ｈ ａ ｃ ｐ ｃ ｔ ｕ ｄ ｒｔ ａ ｔ ｑ ａ ｅ ｙ ｌ ｄ ｉ ａ ｌ ｓ ｄ Ｂｙ ｔ ｏ ａ ｉｏ ｆ ｈ ｒ ｙ ｈ ｋ ｏ ｓｎ ｈ ｈ ｔ ｓ ｅ ｄｔ ｅｓ ｅ ａ ａ ｉ ， ｅｒ ｓ ｌ ｉ ｏ ｄ Ｔ ｅ ｔ ｅ ｒ ｏ ｎ ａｉ ｎ ｈ ｓｂ ｅ ｅ ｐ ｈ ａ ａ ｈ ａ ｃ ｐ ｃ ｔ ｔ ｅ ｕ ｔ ｓｇ ｏ ． ｈ ｏ ｙ ｆ ｕ ｄ ｔ ａ ｅ ｎ ｓ ｔ ． ｒ ｎ ｈ ｒ ｙｈ ｈ ｏ ｕ
方钢管混凝土柱低周反复荷载作用试验研究
文 献 标 志 码 ：Ａ 中 图 法分 类 号 ：Ｔ ３ Ｕ７
钢 管 混 凝 土 中 的 钢 材 和 混 凝 土 是 ２种 力 学 性 能 截 然 不 同 的 材 料 。 钢 材 在 弹 性 阶 段 时 ， 的 泊 松 比 变 化 它
第 ４ 卷 第 ９期 １
２ ０ １０ 年 ５ 月
人 民 长 江
Ｙａ ｔｅ Ｒｉ ｅ ｎｇｚ ｖｒ
Ｖｏ ． １４１． ． Ｎｏ ９
Ｍａ ｙ，
２ ０ ０
文 章 编 号 ：０ １ ０１—４ ７ ２ ０） ９—０ ８ １ ９（ ０１ ０ ０ ９—０ ３
方钢 管混 凝 土柱 低 周反 复荷 载 作 用 试验 研究
凝土等 进行 了一 系列 试验 研 究
。国 内对钢 管混 凝
土 构 件 力 学 性 能 进 行 的 研 究 ， 要 包 括 方 形 截 面 构 件 主
小 ， 本保 持常数 （ 似为 ０ ２ ３ ， 基 近 ．８ ） 而混 凝土 的 ？ 松 比 白 处在 低应 力水 平 时 约 为 ０ １７ 在 承 受 较 大 轴 心 压 力 ．６ ， 作用 时 ， 由于核 心混凝 土 内部纵 向裂 缝 的开展 ， 松 比 ？ 白 将超 过 ０ ５ 当混凝 土 的泊松 比超 过 钢 材 的泊 松 比时 ， ．， 钢管对 核心 混凝 土 产 生 约束 力 。 在钢 管 横 向约 束 下 ，
混凝土 的存 在 ， 免 了管壁 局部压 曲的现象 ， 的稳定 避 柱 性 得到 了改 善 。由此可 见 ， 通过这 种组 合作 用 ， 钢管 和 混凝土 这两 种材料 互 相 弥 补 了 彼此 的缺 点 ， 以充 分 可 发挥彼 此 的长处 ， 而使 钢 管 混 凝 土具 有 的承 载 力 高 从
低周反复荷载下型钢高强混凝土柱受力性能研究共3篇
低周反复荷载下型钢高强混凝土柱受力性能研究共3篇低周反复荷载下型钢高强混凝土柱受力性能研究1高强混凝土结构在耐久性、抗震性、抗风性等方面都有着不错的性能，因此在建筑结构领域得到广泛应用。
而型钢高强混凝土柱作为一种新型高强混凝土结构，在工程实际中也逐渐得到了广泛的应用。
为了更好地研究型钢高强混凝土柱的受力性能，下面将从以下几个方面展开讨论。
首先，低周反复荷载下型钢高强混凝土柱的力学性能表现主要有以下方面：1.滞回性能型钢高强混凝土柱在低周反复荷载下其滞回性能的表现十分重要。
由于低周反复荷载的影响，其滞回曲线通常呈现出非线性的后膨胀特点。
因此，在设计型钢高强混凝土柱时，需要考虑该结构在滞回曲线表现中的系数。
2.承载力型钢高强混凝土柱的承载力受到多种因素的影响，包括荷载水平、柱截面尺寸以及混凝土和型钢之间的界面效应等。
在低周反复荷载下，柱的承载力会出现下降的趋势，这与荷载疲劳损伤的积累有关。
3.局部失稳当型钢高强混凝土柱的荷载达到一定水平时，柱的截面发生了不稳定的破坏，这种破坏叫做局部失稳。
在低周反复荷载下，型钢高强混凝土柱受压钢板和混凝土之间的局部压力反复变化，导致柱截面的承载能力下降，最终产生局部失稳破坏。
其次，研究型钢高强混凝土柱的受力性能还需要考虑以下几个影响因素：1.混凝土强度混凝土的强度会影响型钢高强混凝土柱的承载能力和滞回性能。
高强度混凝土的强度较高，可以提高型钢高强混凝土柱的承载能力和抗震性能。
2.截面形状和尺寸型钢高强混凝土柱的截面形状和尺寸直接影响其承载能力。
截面尺寸越大，承载能力越高。
此外，截面形状的选择也影响柱的滞回性能。
3.钢板厚度和布置方式型钢高强混凝土柱中钢板的厚度和布置方式对柱的局部失稳起到关键作用。
一般来说，钢板厚度越大，柱的承载能力和抗震性能就越优秀。
最后，为了降低型钢高强混凝土柱在低周反复荷载下的损伤，可以采取以下几种措施：1.提高混凝土和钢材之间的界面黏合力和摩擦力，从而降低柱的滑移。
钢结构柱抗震性能有限元分析方法研究
钢结构柱抗震性能有限元分析方法研究胡新煜;王斌【摘要】Steel frame column plays a vital role in the steel structure building.With the help of finite element software (ANSYS),a steel frame column finite element model is built.The hysteretic behavior under the constant axial force and the cyclic loading is analyzed and compared with the experimental data.The results show that the proposed finite element modeling method can effectively simulate the hysteretic behavior of the compression bending members under the constant axial force and the cyclic loading which verify the feasibility and correctness of the finite element calculation model.%钢框架柱在钢结构建筑中起着至关重要的作用.借助于ANSYS有限元软件建立钢框架柱有限元模型,分析其在常轴力、循环荷载作用下的滞回性能,并与试验数据进行对比.结果表明:提出的有限元建模方法有效模拟压弯构件在常轴力、循环荷载作用下的滞回性能,验证了所建有限元计算模型的可靠性.【期刊名称】《河南科学》【年(卷),期】2018(036)002【总页数】5页(P222-226)【关键词】钢框架柱;ANSYS;循环荷载;滞回性能【作者】胡新煜;王斌【作者单位】西安工程大学,西安710048;西安工业大学建筑工程学院,西安710021【正文语种】中文【中图分类】TU352抗震设计规范［1］中“强柱弱梁”的结构设计理念就是为了使结构塑性铰较早出现在梁端而非柱端，以防止柱端较早出现塑性铰发生较大变形致使结构整体坍塌.学者们对1995年日本阪神大地震进行调研与分析，在震害严重的神户中央区，在不到10 km2的街区，就有1000多栋钢结构建筑损坏，50多栋倒塌，其中大多破坏主要因为柱端塑性变形过大、局部屈曲明显、截面或柱底脆性断裂等［2-4］.钢结构工程在强烈的地震作用下将遭受严重的破坏尤其是钢结构柱，因此对于钢结构抗震性能方面的研究是迫不及待的［5-9］.试验是研究钢结构抗震性能退化规律最直接、最可靠、最全面的手段，但是试验研究往往很大程度上受时间、地域、人力、财力等不确定因素的限制.随着有限元理论和计算机技术的不断发展，用途广泛的有限元模拟方法在结构工程领域发挥越来越大的作用.近年来，国内外的很多科研成果已经表明，用有限元模拟的方法可以研究钢结构的受力问题［10-15］.本文采用大型通用有限元分析软件ANSYS同时考虑材料非线性和几何非线性对轧制H型钢柱进行常轴力、循环荷载作用下抗震性能的有限元分析，验证所建有限元计算模型的可靠性.1 有限元分析基础随着计算机与仿真技术的快速发展，有限元分析方法越来越受到大家的青睐，因为其不仅能够很好的弥补试验研究的不足之处，同时还能极大地节省费用.要想使有限元分析方法更加准确地模拟现实情况，合理的几何模型、适当的材料特性、合理边界条件和荷载作用、合理的网格划分、适当的分析类型等都是必不可缺的.数值模拟在土木工程科研领域应用越来越广泛.目前工程界应用最多的数值模拟方法有：边界单元法BEM、有限差分法FDM、离散单元法DEM、有限单元法FEM 等等.实践证明有限单元法FEM是应用最广泛、最有效的数值模拟方法，其最早应用在航空航天领域用来计算结构的线性问题.1.1 结构非线性分析许多简单的工程问题可以用线性理论来解决并能获得符合工程精度要求的计算结果，然而有些固定力学中的问题是非线性的，这时线性理论不再继续适用，必须用非线性理论解决，非线性问题较线性问题复杂，一般可分为三大类：几何非线性、材料非线性和状态非线性［16］.通常求解结构的非线性问题并不是单纯的某类非线性，而是多类非线性问题的耦合，本文对锈蚀钢柱的非线性分析时同时考虑了几何非线性和材料非线性（即双重非线性问题）.1.2 非线性有限元分析材料模型通常我们通过试验获得的是材料单轴受压或者受拉的应力-应变关系，然而当结构处于复杂应力状态时，不能再继续使用材料单轴受力的应力-应变关系，这时就需要应用塑性力学增量理论基本法则将其加以推广方可使用.常用基本准则包括：屈服准则、流动准则、强化准则.ANSYS软件中常用的屈服准则有：Von-Mises屈服准则、Hill屈服准则、Tresca屈服准则.本章进行有限元分析时采用Von-Mises 屈服准则.公式表达如下：其中：σe表示等效应力，σy表示屈服应力，等效应力的计算方法如下：其中：σ1、σ2、σ3为主应力；σx、σy、σz、τxy、τyz、τxz为应力分量.随动强化准则规定材料进入塑性后，在其形状、大小和方位都不变的情形下，后继屈服面在应力空间做刚体移动.也就是说材料屈服以后最初的各向同性塑性行为不再各向同性，而且由于拉伸屈服强度的增加致使压缩屈服强度减小即我们所说的包辛格（Bauschinger）效应，同样随动强化准则也分为线性随动强化准则和非线性随动强化准则，并且随动强化准则适用于小应变、循环加载的情况.因而选用随动强化准则进行有限元分析.综上考虑，本文在进行ANSYS有限元模拟分析时采用考虑包辛格（Bauschinger）效应的多线性随动强化模型，并采用Von-Mises屈服准则.2 有限元分析模型的建立2.1 钢结构柱模型设计地震作用下钢框架柱的反弯点高度yˉ取决于框架中梁、柱的相对刚度［17-19］，如果刚度分布均匀且施加在框架上的荷载反对称，则一般认为梁的反弯点位于跨中位置，而柱的反弯点则位于柱的二分之一高度处，因此研究对象取框架柱高的一半，这一分析模型在以往的研究柱的抗震性能试验中也被广泛应用.如图1所示取底层框架柱作为研究对象.建立的有限元模型由三部分组成：（1）加载顶板，轴向力通过加载顶板传递给钢柱；（2）悬臂钢柱；（3）焊接于悬臂钢柱底面的底板.所选H型钢为HW 300 mm×300 mm×10 mm×15 mm，钢柱的高度是指底板上表面至柱顶面的高度（不包括加载顶板的厚度）H=1500 mm，顶板和底板厚度为40 mm，模型柱如图2所示.2.2 单元类型选择采用ANSYS单元库中的三维实体单元SOLID185进行有限元模拟分析［20-21］，该单元由8个节点定义，每个节点都有沿着坐标系X、Y、Z方向的三个平动自由度.单元模型如图3所示.该单元比SOLID45更高级，除了具有塑性、应力钢化、大变形、蠕变、大应变、单元生死等特性外，还具有黏弹、黏塑、超弹和单元技术自动选择等特性，SOLID185单元可模拟几乎不可压缩材料的弹塑性行为和完全不可压缩材料的超弹性行为，另外该单元也可退化成为四面体单元和五面体的棱柱体单元.2.3 加载制度及边界条件钢结构柱模拟采用的是拟静力试验方法，该方法是在研究结构或者构件抗震性能中应用最广泛的试验方法，它是以荷载或者变形为控制变量对试验试件进行低周反复加载，以获得结构或者构件的非线性荷载—位移曲线的变形特征，该方法又被称为恢复力特性试验或者低周反复加载试验.屈服位移是指在轴向荷载和水平荷载相互作用下模型柱最外层纤维屈服时的顶点位移值.峰值荷载是指模型柱所能承受的水平荷载的最大值.根据材料力学、结构力学并忽略二阶效应的影响，屈服位移δy的计算公式如下：图1 试验模型选取图Fig.1 Selection diagram of test model图2 钢结构柱示意图Fig.2 Schematic diagram of steel structure column图3 SOLID185单元几何示意图Fig.3 Geometric sketch of SOLID185 unit其中：N、A、M、Wz、I、E、fy分别表示钢柱的轴向力、截面面积、底部弯矩、弯曲截面系数、弹性模量、截面惯性矩、钢柱高度、屈曲强度.根据本文研究的目的和意义此次模拟采用位移控制加载来实现，并且构件加载位移方向与截面的强轴方向垂直（即绕强轴转动）.有限元模型中悬臂钢柱与底板刚接，并且固定底板下面所有节点的自由度；顶部端板与悬臂钢柱刚接，常轴力N施加在顶部表面的各个节点上.位移荷载施加在1-1截面的节点上（如图2），为防止悬臂钢柱顶部节点平面外移动在顶部节点处施加平面外的位移约束.有限元模型如图4所示.3 有限元模型的验证为验证所用的有限元模型的正确性和有效性，本文选用文献［22］中的试验试件建立有限元模型，分析其在常轴力、循环荷载作用下的滞回性能，分析结果与试验数据进行对比以验证模型的有效性.3.1 试验简介文献［22］中共设计了9根热轧H型钢柱，其中有三根是弯矩作用于弱轴平面内，其他六根弯矩作用于强轴平面内.此试验目的是研究常轴力、循环荷载作用下轧制H型钢柱的抗震性能和受力性能，同时针对钢柱局部失稳导致抗震性能及承载能力的下降，提出对可能发生局部屈曲的部位进行加固约束的方法以改善钢柱的抗震性能.本文从设计的9个试验模型中选择弯矩作用于强轴平面内的、未施加局部约束的对比钢柱HWS2进行有限元模拟，试验钢柱钢材来源于马鞍山钢铁股份有限公司，钢柱的型号为HW 300 mm×300 mm×10 mm×15 m m，钢柱的高度H=1500 mm.钢柱顶端设有加载端板，轴力通过加载端板传递给钢柱，底部与一个底板焊接以固定钢柱.钢柱的加载制度为首先施加轴向力，其大小为屈服时全截面抗压强度的30%（即轴压比为0.3）.然后通过位移控制加载，加载分为两个阶段：第一阶段控制位移为0.3 δy，0.6 δy，δy，2 δy，3 δy每一个位移值循环三次；第二阶段4 δy，5 δy，6 δy，7 δy每个位移值循环两次，加载制度如图5所示. 材料的屈服强度 fy=314.2 MPa，极限强度 fu=442.6 MPa，伸长率为28.1%.3.2 有限元结果与试验结果对比本章运用ANSYS15.0对模型柱HWS2进行有限元模拟，采用SOLID185实体单元.材料参数取材性试验的数据，泊松比取0.3，建立模型时采用多线性随动强化模型和Von-Mises屈服准则，并考虑由轴向力引起的P-Δ效应，其他边界条件和加载制度都与试验模型一致.由于本文主要研究钢材锈蚀对钢柱抗震性能的影响，因此在有限元建立模型时忽略了初始几何缺陷、焊缝和残余应力等不确定性因素的影响.有限元计算结果如图6所示.有限元计算得到最终破坏时的底部变形图如图7所示.图4 有限元分析图Fig.4 Diagram of finite element analysis图5 加载制度示意图Fig.5 Schematic diagram of loading system图6 有限元计算结果Fig.6 Results of finite element calculation图7 有限元模拟图Fig.7 The finite element simulation shape如图6所示，有限元模型的滞回曲线与试验所得滞回曲线的变化规律基本一致，但是有限元计算的模型柱的最大承载能力比试验数据稍微偏大，这是因为在进行有限元模型建立时进行了一系列简化，忽略了试验试件的几何缺陷、焊缝和残余应力等因素的影响所致.通过图6、图7的对比，总体来说本次有限元模拟计算结果在承载能力、刚度退化、耗能能力、变形特征等方面与试验结果有很高的相似性，也就是说本章有限元计算模型可有效地对压弯构件在常轴力、循环荷载作用下的滞回性能进行模拟，既而验证了本文所建有限元计算模型的可行性和正确性.4 结论本文利用ANSYS软件建立钢框架柱有限元模型，分析其在常轴力、循环荷载作用下的滞回性能，并与试验数据进行对比表明，提出的有限元建模方法较好地反映了压弯构件在常轴力、循环荷载作用下的滞回性能，验证了有限元建模方法的正确性，所建立的有限元分析模型可作为研究钢结构抗震性能的有效方法.【相关文献】［1］中华人民共和国建设部.建筑抗震设计规范：GB 50011—2010［S］.北京：中国建筑工业出版社，2010.［2］ WATANABE E，SUGIURA K，NAGATA K，et al.Performances and damages to steel structures during the 1995 Hyogo-ken Nanbu earthquake［J］.Engineering Structures，1998，20（4）：282-290.［3］ TREMBLAY R，FILIATRAULT A，BRUNEAU M，et al.Seismic design of steel buildings：lessons from the 1995 Hyogo-ken Nanbu earthquake［J］.Canadian Journal of Civil Engineering，1996，23（3）：727-756.［4］ KITAGAWA Y，HIRAISHI H.Overview of the 1995 Hyogo-ken Nanbu earthquake and proposals for earthquake mitigation measures［J］.Journal of Jaee，2004，4（3）：1-29. 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［22］周涛.局部约束轧制H型钢柱抗震性能研究［D］.长沙：湖南大学，2007.。
反复荷载下钢管混凝土柱力学性能的有限元模拟
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计算结果和实测结果吻合 良好 ， 从而验证 了本文 有限元模 型 的适 用性和精确性 。
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福建建设科技
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［］ ３ 韩林海 ．钢管混凝土结构一理论与 实践 （ 第二 版） Ｍ］ ［ ．北京 ： 科
和 ｅ一 分别 为等效拉 、 压塑性应变 。 此外 ， 还定义 了拉 、 刚度恢 复 系数 和 叫 来 描述 混 压
凝土 由压转拉 的刚度恢复 和由拉转压 的“ 裂面效应” 。这样 由
损伤系数 ｄ、ｃ ｄ 和刚度恢 复系数 Ｗ 、 ｃ Ｗ 就可 以定 义混 凝土在 反复荷载作用下 的加载 、 卸载和 再加载 的应力 一应变 关系 演
其 中 和 分别 为拉 、 压应 力 ； 和 ｄ 分别为拉 、 压损 伤系数 和 ｅ 分别 为拉 、 压应 变 ； ０为混凝 土 弹性 模量 ； Ｅ
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本文计算的钢管混凝 土构件 的边界条 件为 ； 件 的两 端 构 施加“ 铰接 （ ｉ ｅ ） 的边界 条件 ， 过刚性 盖板在 构件 顶端 Ｐｎ ｄ ” ｎ 通 施加恒定轴 压力 ， 同时 在构 件 中部 施加 反 复位 移 （ ｓｌｃ— Ｄｉ ａｅ ｐ ｍｅｔ 。模 型的边 界条件如图 ４所示 。 ｎ） ３有 限元模 型的验证 采用上述有限元模型计算 了文献［ 中报道的 ３根在恒定 ３
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒｃ ：Ｔｈｓｐ ｐ ｒｄ ｖ ｌｐ ｏ ｌ ｅ ｒｆ ｉ ｌｍｅ ｔ ｄ ｌ ｇ （ Ｍ ）ｔ ｉ ｌｔ ｏ ｃｅｅ ｆｌ ｄ ｓｅ ｌ ｕ ｅｒ ｉｆ ｒｅ ｏ ｃｅｅ ｉ ａ ｅ ｅ ｅｏ ｓａｎ ｎｉ ａ ｉ ｔ ｅｅ ｎ ｎ ｎ ｅ ｍｏ ｅｉ ｎ ＦＥ Ｏ ｓｍｕａｅｃｎ ｒｔ － ｉ ｅ ｔｅ ｂ ｅｎｏ ｃ ｄｃ ｎ ｒｔ ｌ ｔ ｃ ｌｍｎ ｗｉｈｓ ｕ ｒ ｅ ｔ ｎｕ ｄ ｒｃ ｃｉ ｏ ｄｎ ．Ｉ ｈ ＥＭ ，ｔｅｃ ｍ ｕａ ｉｅｄ ｍａ ｅｏ ｏ ｃｅｅｕ ｄ ｒｒｖ ｒ ｅｌａ ｉｇ ｏ ｌ ｅ ｒ ｏｕ ｔ ｑ ａ ｅｓｃｉ ｎ ｅ ｙ ｌ ｌａ ｉｇ ｎｔ ｅＦ ｏ ｃ ｈ ｕ ｌｔ ａ ｇ ｆｃ ｎ ｒｔ ｎ ｅ ｅ ｅｓ ｏ ｄｎ ，ｎ ｎ ｉ ａ ｖ ｎ ｇ ｏ ｔｉ ｂ ｈ ｖｏ ，ｂ ｎ ｉｇ ｓｉ ｅｗｅ ｎ ｓｅ ｌｂ ｒ ｒｓｅ ｌｔｂ ｎ ｏ ｃｅｅａ ｅｃ ｎ ｉｅ ｅ ． Ｇｏ ｄ ａ ｒｅ ｎ ｓ ｏ ｔｉｅ ｅ ｅ ｍｅｒｃ ｅ ａ ｉｒ ｏ ｄｎ － ｌ ｂ ｔ ｅ ｔｅ ａｓｏ ｔｅ ｕ ｅａ ｄ ｃ ｎ ｒｔ ｒ ｏ ｓｄ ｒ ｄ ｐ ｏ ｇ ｅ ｍｅ ｔｉ ｂ ａｎ ｄ ｂ — ｔ ｅ ｈ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｅｕｔ ｎ ｈ ｒｄｃｉｎ ａｅ ｉ ｔ ｅＦＥ ． ｗｅ ｎｔ ｅｅ ｐ ｒｍｅ ｔｌｒｓ ｌｓａ ｄｔ ｅｐ ｅ ｉｔ ｓｂ ｓｄＯｌ ｈ Ｍ ｏ Ｋ ｙｗｏ ｄ ：ｃ ｎ ｒ ｔ－ ｆ ｌｄｓａｎ ｅｓｓｅ ｌ ｕ ｅ ｉｉ ｌｍｅ ｔｍｅｈ ｄ；ｈ ｓｅｅｉ ｕ ｖ ，ｄ ｍａ ｅ ｅ ｒｓ ｏ ｃｅｅ ｉｅ ｔｉｌｓ ｔｅ ｂ ；ｆ ｔ ｅｅ ｎ ｔｏ ｌ ｔ ｎ ｅ ｙ ｔｒｔｃｃ ｒ ｅ ａ ｇ
钢柱脚抗剪承载力的有限元分析
Sheji yu Fenxi♦设计与分析钢柱脚抗剪承载力的有限元分析刘阳(武昌工学院城市建设学院，湖北武汉430061)摘要:钢柱脚的抗剪承载力是在水平荷载作用下，保证其节点强度的关键。
通常情况下柱脚受弯剪共同作用，其相互作用机理比较复杂，为进一步明确弯剪共同作用下钢柱脚的抗剪性能及其承载力，用ANSYS有限元软件建立钢柱脚的三维有限元模型，通过低周反复加载，在分析钢柱脚应力及变形情况的基础上，提出了钢柱脚抗剪承载力的有限元分析。
关键词：钢柱脚；抗剪承载力；有限元分析0引言钢柱脚的抗剪承载力通常为分，一部分为柱脚基础间的力，另一分为成系统的抗剪能力。
一般钢柱脚的抗剪承载力计算可简上分力进力口。
通用有限元软件ANSYS的模分析计算和后处理功能，能较准确地对钢柱脚的力学性能进行分析，进一步对其抗剪承载力进行计算。
1有限元模型的建立1.1材料参数及单元选取柱身及锚栓钢材，均可视其为性强化弹塑性，用性强BKIN其关系进模。
柱身及锚栓钢材取Q235，其屈服强度及切线模量分别取235MPa 和790MPa，弹性模量和泊松比分别为2.06X105MPa和0.3。
基础采用C40 ，性模 3.35"104MPa。
钢柱脚用8节点三维元Solid45模，柱下基础用的元Solid65模拟，分析基础钢力作，用模型来建立基础钢。
接触对采用元TARGET170和面-面接触单元CONTACT174,在钢柱脚基础设了。
系数，参考美国AIC349-85中的规定取0.4。
根据工程实际，分别建立柱为H型钢钢的柱脚ZJ-1ZJ-2，分-在柱，模型1所示。
屈服准则。
采用力、位移双收敛准贝IJ，应用Newton-Raphson平衡迭代进非性解，解器选用预件共扼梯度求解器(PCG)，打开自动时步长控制及性搜索。
2有限元计算结果分析2.1柱脚及各部分计算结果(1)无论有无轴压，柱脚发生破坏的主要形式基本相同，柱脚基础局出现脱离。
轴压力的增加，柱脚底板竖向位移增加(当$2=80kN时，ZJ-2底板最大竖向位移为5.87mm)，脱离造成的破坏先于锚栓应力过大的破坏。
高强钢骨混凝土框架柱的抗震性能
１ 试 验 及 分 析
１ 试 件 参数 １ 共做了 ｌ ０根框架柱的低周期 反复荷载试验 ， 柱 截 面尺寸及配筋情况见图 １试件其 他参数 见表 １ ． ．
图 １ 柱Ｉ面尺寸、 簦 钢筋 配 置 厦加 载 简 围
Ｆｉ １ Ｓｉｅ，ｓｅ ｓｐ ｓｉｏ ｄ ｌ ｄｉｇ ｏ ｏｌｍ ｎ ｇ ｚ ｔｅｌｄｉ ｏ ｌ ｎ ａｎ ｏａ ｎ ｆｃ ｕ ｓ ｉ
混 凝 土 框 架 柱 及 高 强 钢 筋混 凝 土 框 架 柱 比较 的 基 础 上 ， 高 强 钢 骨 混 凝 土 框 架 的变 形 能 力 、 能 对 耗 性能 、 累积 损 伤 模 型等 进 行 了研 究 ， 果 表 明 ， 强 钢 骨 混 凝 土柱 具 有 良好 的抗 震 性 能 ． 结 高
曲线 ．
试件屈服 前按 荷 载控制 ， ３ 加 载 ， １ 分 级 每 级
荷载循 环 １ ； 件 屈 服后按 位移控 制加 ． 次 试
本次试验 试 件 的 破 坏形 态 主 要 有 ３种 ： ：
３ ０及 ＝ １ ７ 、 义 轴 压 比 较 小 的 试 件 的 破 坏 ．５ 名
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文章 编 号 ：１ ０ ．０ ６ ２ ０ ） １Ｄ ６ －４ ０ ｆ ３ ２ （ ０ ２ ０ －０ ７ Ｉ ｉ ）
高 强钢 骨混 凝 土框 架柱 的抗震 性 能
蒋 东 红 ，王 连 广 刘 之 洋
采北 大 学 督源 与 土 木 工程 学院 ，正 宁 沈 阳 １ ００ ２ 沈 阳 建 筑 工程 学 院 ，辽 宁 沈 阳 １ ０４
形态 为弯 曲破 坏 ； ＝１ ７ ， 义轴 压 比较 大 的试 ．５ 名
13钢梁-钢筋混凝土柱节点在低周反复荷载作用下受力性能的试验研究
钢梁!钢筋混凝土柱节点在低周反复荷载作用下受力性能的试验研究杨建江（天津大学建筑工程学院"###$%）郝志军（北京市建筑工程研究院北京&###"’）［提要］钢梁!钢筋混凝土柱节点是钢!混凝土框架结构的主要传力部件，认识节点的受力性能对结构设计是至关重要的。
通过四个受反复荷载作用，轴压比、节点构造和截面尺寸不同的钢梁!钢筋混凝土柱节点的试验，研究了节点的强度和变形性能。
通过试验研究，使我们对钢梁!钢筋混凝土柱节点在反复荷载作用下的力学性能有了初步的认识。
［关键词］组合结构节点反复荷载钢梁混凝土柱()*+*,)-./,-0,)-1-,2*1/32/,452)*64/.2452)*32**07*-+!1*/.541,*8,4.,1*2*,409+.)-33,-1,*0:7**.3298/*8-2 )4+*;<32)*+-/.21-.35*1452)*541,*452)*51-+*3219,291*，2)*64/.22-=*32)*/+>412-.2140*/.2)*32**0!,4.,1*2* ,4+>43/2*3219,291*;?49132**07*-+!1*/.541,*8,4.,1*2*,409+.64/.23-1*2*32*89.8*12)*1*@*13*804-8/.A;()*-B! /-0,4+>1*33/4.1-2/4，2)*8/+*.3/4.452)*1*/.541,*8,4.,1*2*,409+.-.82)*,4.3219,2/4.452)*64/.2-1**B-+/.*8; !"#$%&’(：,4+>43/2*3219,291*；64/.2；1*@*13*804-8；32**07*-+；1*/.541,*8,4.,1*2*,409+.一、前言根据查阅到的资料［C］，近几年，国外部分学者开始对组合结构中钢梁与钢筋混凝土柱的节点进行专门研究。
高强度钢材压弯构件循环荷载作用下受力性能的有限元分析_邓椿森
2． 1 模型建立 为了研究高强度钢材压弯构件在循环荷载作用
下的受 力 性 能，本 文 采 用 了 大 型 通 用 有 限 元 软 件 ANSYS 中的壳 单 元 SHELL181 建 立 模 型，该 单 元 为 每个节点具有 6 个自由度的 4 节点单元，适于分析薄 至中等厚度的壳结构，适用于线性、大旋转或大应变 非线性分析。模型采用 von Mises 屈服准则及其相关
pl1试件11pl3试件11106r试件15606r试件15s24试件13s34试件13有限元计算结果与试验结果比较figcomparisonbetweenresultsfiniteelementanalysi应力应变曲线参数tablestressstrainrelations钢材q23523537020q46046055010q690690770试件pl3破坏时变形结果比较figdeformationcomparepl3通过以上的比较分析可知本文有限元模型对于压弯构件在常轴力循环弯矩荷载作用下的模拟分析在承载力刚度退化及变形状态等方面均有较高的精度可有效地应用于模拟在地震荷载作用下钢柱的滞回性能研究
建 筑 结 构 学 报（ 增刊 1） Journal of Building Structures（ Supplementary Issue 1）
高强度钢材压弯构件循环荷载作用下 受力性能的有限元分析
邓椿森1 ，施 刚2 ，张 勇1 ，石永久2 ，王元清2 （ 1． 北京交通大学 土木建筑工程学院，北京 100044； 2． 清华大学 土木工程安全与耐久教育部重点实验室，北京 100084）
苏明周等［12-14］采用 自 编 的 双 重 非 线 性 有 限 元 程 序 DNSFEM 分析了普通强度钢材不等边箱形截面压 弯构件受 常 轴 力、循 环 弯 矩 作 用 时 的 滞 回 性 能。 材 料采用 8 节 点 40 自 由 度 的 厚 壳 单 元，屈 服 强 度 为 279 MPa。通过有 限 元 分 析，将 压 弯 构 件 的 破 坏 类 型 分为循环塑 性、塑 性 屈 曲、屈 曲 塑 性三 类，并 对 强 震 条件下的板件宽厚比限值提出了建议。
基于有限元分析的高强钢B柱零件的应用研究论文
基于有限元分析的高强钢B柱零件的应用研究论文基于有限元分析的高强钢B柱零件的应用研究论文1 前言汽车B柱又称中柱，位于前门和后门之间，是重要的承力构件。
其作用是保证汽车在承受一定撞击的情况下，前车门能够打开、不产生严重的破坏和残余变形。
因此，必须具有足够的刚度和强度。
作为整车重要的侧面结构，B柱侵入速度和变形模式与乘员的损伤有直接关系，对整车侧碰性能有重要影响。
目前，高强钢零件在车身上的应用比例普遍不高，汽车 B 柱是应用开发的重点之一。
2 研究思路本文基于CAE有限元分析方法，结合CAD工程设计和材料成型工艺，以某经过试验仿真对标后的车型为研究对象，研究了B 柱基础模型的结构，并对高强钢零件替换模型的结构进行了优化。
经分析验证，高强钢零件的应用方案在实现减重的同时，满足了结构性能的目标要求。
3 基础模型的结构性能分析B 柱的基础模型由以点焊形式连接的 9 个零件组成，质量为11.76 kg。
这9个零件均为普通冷冲压零部件，其中强度最高的加强板下段零件的屈服强度为549 MPa，其余零件的屈服强度均低于340 MPa。
B柱承受的主要载荷是来自于侧面的撞击。
下面从静力分析和碰撞性能两方面研究B柱的结构性能。
3.1 静力分析汽车B柱静力分析内容主要包括弯曲工况下的刚度和强度，在分析过程中将 B 柱简化为简支梁来计算。
约束B柱上、下端与车身焊接处的所有平动自由度和转动自由度，在B柱中部位置沿Y+向施加2 000 N的集中载荷。
3.2 碰撞性能汽车B 柱碰撞性能分析主要考虑侧面撞击的工况。
建立半径为100 mm的柱体，并设定其为刚体；B 柱的上、下两端约束所有的平动自由度和转动自由度。
刚性柱体质量为 500 kg，沿 Y 向以 2 m/s 的初速度撞击 B 柱中部。
4 高强钢零件替换模型性能分析4.1 高强钢零件替换方案高强钢零件材料的屈服强度高达936 MPa，可以代替普通钢板零件以实现减重目标。
本文将车身B 柱的上、下加强板和顶梁加强板替换为高强钢零件，并进行减薄，在此基础上去除B柱内部加强件。
低周反复荷载
低周反复荷载低周反复荷载是一种土木工程中常用的加载方法，旨在测试材料和结构在长期、重复负载下的性能和耐久性。
本文将介绍低周反复荷载的定义、使用范围、实施方法和其在工程实践中的应用。
1. 定义低周反复荷载是指在相对较短的时间内，重复施加相同或相似的荷载到结构或材料上，以模拟实际使用中可能遇到的长期、重复负载。
通过进行低周反复荷载试验，可以评估结构或材料的强度、变形、疲劳寿命等性能指标。
2. 使用范围低周反复荷载广泛应用于土木工程领域，特别是桥梁、楼房、基础和地基等建筑结构的设计和评估。
此外，低周反复荷载也被用于评估建筑材料（如混凝土、钢材等）的性能，并指导工程材料的选用和优化。
3. 实施方法低周反复荷载试验通常使用专门设计的试验设备来施加荷载，并对结构或材料的变形、应力、疲劳寿命等进行监测和记录。
具体实施方法包括以下几个步骤：a) 确定荷载规模和加载方式：根据实际工程需求和设计要求，确定试验所需的荷载规模、加载方式（单向加载、双向加载等）以及加载频率。
b) 选择试验设备：根据试验需求和样品特点，选择适当的试验设备，如振动台、液压机等。
c) 安装样品和传感器：将待测样品安装到试验设备上，并安装应变计、位移计等传感器，以监测变形和应力的变化。
d) 执行试验：按照预定的荷载规模和加载方式，开始执行低周反复荷载试验，同时记录和监测样品的响应。
e) 评估结果：根据试验数据和监测结果，评估结构或材料的性能指标，如强度、疲劳寿命等。
4. 工程应用低周反复荷载在土木工程实践中有着广泛的应用。
以下是几个常见的应用场景：a) 桥梁设计：通过进行低周反复荷载试验，可以评估桥梁结构在长期重复负载下的承载能力和变形情况，指导桥梁的设计和改进。
b) 建筑结构评估：对于楼房、大厦等建筑结构，低周反复荷载试验可以评估其在地震、风载等荷载作用下的变形和破坏机制，指导结构的设计和安全评估。
c) 地基基础评价：低周反复荷载试验可以模拟地震和动荷载对地基基础的影响，评估地基的稳定性和承载力，指导地基设计和改进。
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DOI院10.13905/ki.dwjz.2019.02.018低周反复荷载作用下高强钢柱有限元分析FINITE ELEMENT ANALYSIS OF HIGH-STRENGTH STEEL COLUMNS UNDER CYCLIC LOADS李嘉杰（广东电网发展研究院有限责任公司，广州510062）LI Jiajie（Guangdong Power Grid Development Research Institute Co.,Ltd.，Guangzhou510062，China）【摘要】文中在试验研究的基础上运用有限元软件对Q690箱型与H形截面的高强钢柱进行建模分析，通过对比数值模拟结果与试验结果，研究高强钢柱在低周反复荷载作用下的滞回性能。
结果表明有限元模拟的试件破坏现象与试验观察到的现象一致，均为柱底出现板件局部屈曲，形成塑性铰，导致试件承载力下降至失效，但有限元模拟的试件承载力比试验得到的试件承载力要高。
【关键词】高强钢柱；低周反复试验；滞回性能【中图分类号】TU323.1【文献标志码】A【文章编号】1001-6864（2019）02-0064-03Abstract:Based on the experimental research,this paper analyze the Q690box and H-section high-strength steel column by finite element software.The performance of high-strength steel column under low-cycle repeated loading is studied by comparing the numerical simulation results and the test results.The results show that the failure phe-nomenon of the specimens simulated by the finite element method is consistent with the observed phenomenon.The local buckling of the plate at the bottom of the column occurs,forming a plastic hinge,which causes the bearing ca-pacity of the specimen to decline to failure.Finally,the higher bearing capacity of the specimen is obtained by fi-nite element method.Key words:high-strength steel column;cyclic loading test;hysteresis performance;finite element analysis0引言随着钢铁冶炼与加工技术的发展以及与高强度钢材相匹配的焊缝金属材料和焊接技术的成熟，我国的高强度钢材（强度标准值为460~1100MPa）的质量与数量已经渐渐追上国际水平，满足大规模工业生产与建设的要求。
在我国，GB50017-2003《钢结构设计规范》[1]中所规定的最高强度钢材仅为Q420，国内目前对Q460已进行了包括材性、极限承载力、滞回性能、残余应力的影响等系列研究，而Q690或更高强度的钢材的研究已经成为当前研究的热点。
然而随着钢材强度的提高，试件加工难度大、制作时间长、制作费用高、试验条件要求不断增高等客观限制也随之凸显，难以大规模地制作不同设计参数的构件进行试验研究。
在这种情况下，运用有限元软件进行建模分析就显得十分经济且高效，若能选取合适的数值模型，就能较为准确地反映测试对象的各项性能，为工程的设计与评估提供参考与帮助。
因此，本文参照模型试验的结果[2]，运用有限元软件对高强钢柱进行数值模拟，通过对比数值模拟与试验结果，试图建立准确的数值模型，为高强钢柱的性能研究提供参考。
1模拟参数设置采用大型通用有限元软件Ansys进行建模分析。
模型尺寸与试验试件一致，如表1、表2所示，单元采用SOLID185单元，两种截面构件网格尺寸均为16mm×15.6mm×20mm，扫描网格划分，划分情况见图1与图2。
箱形截面试件参数表1试件编号截面宽度/mm板材厚度/mm试件长度/mm宽厚比B-125016250013.63试件编号翼缘板宽度腹板高度翼缘板厚度腹板厚度试件长度H-125025016162500H形截面试件参数表2mm图1箱型截面构件网格划分64图2H 形截面构件网格划分钢材材性本构采用三折线模型，详细材性数据参考《Q690D 高强度结构钢材单调拉伸试验研究》[3]中的16mm 厚钢板单调拉伸试验所获得的数据，屈服强度780MPa ，极限强度830MPa ，弹性模量235000MPa ，极限应变0.06，材料应力-应变曲线如图3所示。
构件底端刚接，顶端铰接，铰接端约束平面外位移，防止平面外失稳。
模型顶端按照名义轴压比为0.35的竖向荷载平均施加到柱顶各单元节点上，水平方向采取位移加载，加载制度与试验方案一致，即按照JGJ101-1996《建筑抗震试验方法规程》[4]要求，取构件边缘屈服时的水平位移d y （d y =36mm ）为位移增量，分别以±0.5d y 、±d y 、±2d y 、±3d y 、±4d y 进行往复循环加载，其中第一级循环一周，其余加载级循环三周，加载至最大加载级后不停循环直至水平力下降至最大水平承载力的85%，此时认为试件模型破坏。
目前国内对Q690钢构件截面残余应力分布情况的研究还处于非常初级的阶段，并没有成熟通用的分布模型和计算公式。
采用清华大学班慧勇、施钢[5]总结提出相应的H 形截面与箱型截面残余应力分布模型和计算公式。
H 形截面钢柱翼缘板与腹板残余应力计算公式分别为式（1）与式（2），箱型截面钢柱残余应力分布公式为式3。
σrf /f y =-0.045（b f /t f ）+0.595,7.5≤b f /t f ＜110.1b f /t f ≥11{（1）σrw /f y =-0.007（b w /t w ）+0.289,15≤b w /t w ＜270.1b w /t w ≥27{（2）σr /f y =-0.018（b /t ）+0.66,15≤b /t ＜300.12b /t ≥30{（3）2数值模拟结果余分析图5为H 形截面高强钢柱的试验破坏形态，图6为H 形截面高强钢柱数值模拟破坏形态，对比试验结果与数值模拟结果，可以发现两者破坏形态基本一致，均为柱底部翼缘屈曲变形，一侧屈曲变形呈半波状，另一侧屈曲变形呈一个整波状。
图7为箱型截面高强钢柱试验破坏形态，图8为箱型截面高强钢柱数值模拟破坏形态，从图中可以发现箱型截面高强钢柱的试验与数值模拟破坏形态均为对侧翼缘板向截面外出现半波状鼓曲，对侧腹板向截面内出现半波状凹曲，但发生位置有所差异，数值图3Q690D 高强钢材料模型图5H 形截面高强钢柱试验破坏形态图6H 形截面高强钢柱数值模拟破坏形态图7箱型截面高强钢柱试验破坏形态图4截面焊接残余应力分布模型65模拟结果破坏位置为柱底部位向上约10cm 处，试验结果为柱底部位向上约40cm 处，该处为调整高强钢柱初始弯曲曾进行火焰矫正。
有研究[6]发现高温处理后的高强钢强度会出现较为显著的下降，火焰矫正部位成为构件强度薄弱位置。
图9与图10分别为H 形截面高强钢柱与箱型截面高强钢柱的试验与数值模拟荷载-位移滞回曲线对比图。
从试验与数值模拟对比结果来看，有限元模拟的最大荷载值比试验得到的最大荷载值要高30%左右，且荷载-位移试验曲线中柱的初始刚度比有限元模拟的初始刚度要小。
造成这种差异的原因是经过焊接与火焰矫正后的高强钢强度与弹性模量均有不同程度的下降，此外构件的安装与固定无法实现绝对刚接。
试验与模拟的高强钢柱柱顶荷载-位移滞回曲线均比较饱满，代表构件滞回性能良好，在低周反复荷载作用下有良好的耗能能力。
进入第四加载级后，数值模拟曲线荷载下降比试验结果要快，基于单轴拉伸的材性曲线不能准确模拟结构在低周反复荷载作用下的退化性能，建议进行更深入的研究。
3结语（1）从有限元模拟与试验结果对比情况来看，数值模拟模型破坏形态与试验基本一致，均为在柱底形成塑性铰而导致试件承载力下降；H 形截面试件的破坏为柱底翼缘向外局部屈曲；箱形截面试件为翼缘板件向外鼓曲，腹板板件向内鼓曲。
有限元模型能有效地模拟出高强钢柱在低周反复荷载作用下的破坏形态。
（2）火焰矫正后高强钢强度与弹性模量的下降会降低构件的承载能力与耗能能力，并改变失效破坏位置，因此对于高强钢构件应严格控制高应力区域的高温处理措施。
（3）基于单轴拉伸的材料模型未能准确模拟高强钢结构在低周反复荷载作用下的退化性能，需进行更为深入的研究。
参考文献［1］中华人民共和国建设部.钢结构设计规范：GB 50017-2003［S ］.北京：中国建筑工业出版社,2010.［2］陈素文,陆志立,李国强，等.Q690D 高强钢焊接截面柱低周反复加载试验研究［J ］.建筑结构学报，2014，35（12）：97-103.［3］孙旭.Q690D 高强度结构钢材单调拉伸试验研究［D ］.上海:同济大学，2013.［4］中国建筑科学研究院.建筑抗震试验规程：JGJ101-2015［S ］.北京：中国建筑工业出版社编出版社，1997.［5］班慧勇，施刚，石永久，等.超高强度钢材焊接截面残余应力分布研究［J ］.工程力学，2008，25（2）:57-61.［6］李国强，吕慧宝，张超.Q690钢材高温后的力学性能试验研究［J ］.建筑结构学报,2017,38（5）:109-116.图8箱型截面高强钢柱数值模拟破坏形态图9H 形截面高强钢柱荷载-位移滞回曲线图10箱型截面高强钢柱荷载-位移滞回曲线［收稿日期］2018-12-17［作者简介］李嘉杰（1990-），男，广东中山人，助理工程师，从事输变电工程设计与评审工作。
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