钢筋混凝土框架的非线性全过程分析_刘南科

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钢混凝土组合梁钢框架非线性之分析

钢混凝土组合梁钢框架非线性之分析

摘要摘要组合梁钢框架是钢框架和混凝土板通过剪力连接件连接形成整体共同工作的框架结构。

这种结构能够最大程度的降低结构层高,减少基础、维护结构等设旌的造价,经济效益非常明显,在多层钢结构建筑以及厂房结构,特别在钢结构住宅中有广阔的应用前景。

近几年来,组合梁钢框架在很多工程中有所应用,但大多凭借经验或者参照类似工程进行设计,对其受力性能未做深入的理论和试验研究,也无推荐的设计方法。

本课题研究正是在我国发展多层钢结构,特别是多层住宅钢结构的背景前提下提出的,研究成果对组合梁钢框架的广泛应用具有重要的工程实用价值和理论研究意义。

本文通过有限元数值模拟的方法,对组合梁钢框架的受力性能进行了研究,主要研究内容包括:1.组合梁钢框架的有限元程序验证。

用ANSYS有限元程序分析了组合梁刚架,并与文献进行了对比,结果表明用此程序分析组合梁钢框架是可行的。

2.组合梁钢框架的非线性分析。

用ANSYS有限元程序分析了组合梁钢框架的受力性能,主要内容包括:钢筋和混凝土板的剪力滞后、跨中截面的平截面假定、内力重分布、力比对承载力性能的影响等。

3.组合梁钢框架中组合梁的刚度探讨。

根据等效原理,初步建立了竖向荷载作用下框架组合梁相应的等效刚度计算方法,给出了工程设计时刚度取值的建议。

关键词组合梁钢框架;非线性分析:有限元分析方法;等效刚度:=::::==:::墼堡三兰i塞塑兰堡圭茎堡堡圣:=::一:=:=:::=:AbstractSteelframewithcompositebeamsiSaframestructure.Itssteelframesandreinforeedconcretestabsworkwellbymeal'lsofshearconnectors.Thestructurehasmanyadvantages,suchasdecreasinglayerheight,reducingthecostofthefoundationandstructureformaintenance.Inotherwords,itisveryperfectintermsofeconomy.Soitwillhaveanimportantstatusinthedesignofmulti-storeysteelbuildingsandworkshopstructures,especiallythemulti-storeysteelresidentialbuildings.Recently,wehaveusedthestructureinmanybuildings.However,thedesignswerejustaccordingtoexperienceandtheothersimilarstructures.Wehaven’tfurtherresearchoftheacademicandpracticalperformanceforthisstructuralsystemnow,SOthereisnotaspecific.simpleandconvenientcalculatedmethod.Thethesisisbasedonthedevelopmentofmulti—storeysteelstructuresespeciallythemulti—storeysteelresidentialbuildingsinChina.TheresearchachievementhasmuchimportanceinengineeringpracticabilitytotheapplicationofsteeIframeswithcompositebeams.Thestructuralstateofsteelframeswithcompositebeamsisinvestigatedbyusingfiniteelementmethod.Themainresearchcontentsofthisthesisaresummarizedasfollowings:First,thefiniteelementprogramofanalysingthesteelframeswithcompositebeamswasverified.nleauthoranalyzedthesteelframewithcompositebeamsbythefiniteelementprogramofANSYSandcomparedwithdocumentation,theresultshowedthatanalyzingsteelframeswithcompositebeamsbyusingtheprogramiSfeasible.Second.thenonlinearanalysisismadeonthesteelframeswithcompositebeams。

钢筋混凝土构件的非线性分析

钢筋混凝土构件的非线性分析

钢筋混凝土构件的非线性分析背景:钢筋混凝土是一种广泛应用于建筑工程的材料,其具有高强度、耐久性和防火性能好的优点。

然而,钢筋混凝土构件在荷载作用下的性能并不是线性的,而是呈现出明显的非线性特征。

因此,为了准确地描述和预测钢筋混凝土构件在荷载作用下的行为,进行非线性分析是必要的。

非线性分析能够考虑到材料和结构的非线性行为,提供更准确的计算结果,对于工程设计和施工具有重要意义。

理论:钢筋混凝土构件非线性分析的理论基础主要包括材料非线性理论和结构非线性理论。

材料非线性是指材料的应力-应变关系不是直线,而是呈现出曲线特征。

结构非线性则是指结构在荷载作用下的变形不是简单的线性关系,而是伴随着结构失稳和破坏的复杂过程。

在非线性分析中,需要基于材料和结构的非线性理论建立相应的数学模型,并通过数值方法求解。

方法:钢筋混凝土构件非线性分析的方法主要包括有限元法和有限差分法。

有限元法是一种将结构离散成许多小的单元,对每个单元进行非线性分析,再整合成整体的方法。

有限差分法则是一种将结构划分为一系列的网格,对每个网格进行非线性分析,再整合成整体的方法。

两种方法都具有各自的优点和适用范围,具体选用哪种方法需根据实际情况进行判断。

应用:钢筋混凝土构件非线性分析在建筑工程领域有着广泛的应用。

例如,在桥梁工程中,对桥梁结构进行非线性分析可以更准确地预测其在车辆荷载作用下的性能,为桥梁设计提供更为可靠的依据。

在建筑工程中,对高层建筑结构进行非线性分析可以更准确地预测其在地震作用下的性能,为建筑物的抗震设计提供更为可靠的依据。

在水利工程、核电站等其他工程领域中,钢筋混凝土构件的非线性分析同样具有重要意义。

钢筋混凝土构件的非线性分析是建筑工程领域中非常重要的研究课题。

通过非线性分析,可以更准确地预测结构的真实性能,为工程设计和施工提供更为可靠的依据。

本文介绍了钢筋混凝土构件非线性分析的背景、理论基础、方法及其应用案例。

可以看出,非线性分析考虑了材料和结构的非线性行为,能够更准确地描述和预测结构的性能。

第二讲_钢筋混凝土结构基本理论-非线性分析

第二讲_钢筋混凝土结构基本理论-非线性分析

(4)砼受压应力--应变曲线已知 砼应力—应变曲线影响因素较多,如应变梯度、梁顶面荷 载引起的侧向压力、纵筋和箍筋的侧向约束、加荷速度等, 要准确地确定是非常困难的。目前有很多可供选用。 为简化计算,目前仍较多的采用素砼应力-应变曲线对受弯 和偏压(拉)构件非线性分析; 砼的极限压应变 u 是应力-应变曲线的一个重要的变形特 u 与很多因素有关,其值在较大的范围内变动。试 征值, 验表明, 轴心受压时, 0.002 ;
2.2 构件截面的弯矩--曲率关系分析方法
截面非线性分析是结构和构件非线性分析的基础; 在弯矩和轴力作用下,截面的非线性分析主要是求解截面 的弯矩--曲率关系,据此可分析构件刚度的变化、开裂、 钢筋屈服、承载力极限状态时的特征值。
2.2.1 基本假定
(1)平截面假定 这是线弹性理论的基本假定。 对RC构件,大量试验表明,若钢筋和砼粘结良好,测量应 变的标距又大于裂缝间距,则实测应变基本上符合平截面 假定。 须注意,平截面假定只适应于一定区段长度内的平均应变, 而对某一特定截面(如裂缝截面),此假定不适用。 由于采用平截面假定大大简化了计算,且力学概念明确, 因此为大多数国家广为采用;采用该假定计算正截面承载 力的误差一般都在10%以内。
钢筋混凝土结构基本理论
第二讲:钢筋混凝土非线性分析
主要内容:
• • • • 混凝土结构截面的非线性分析 截面非线性分析的一般方法 构件的非线性全过程分析 (杆系)结构的非线性全过程分析
1
RC构件截面的非线性分析
1.1 轴心受力构件
RC轴心受拉和受压是最基本的手里状态,掌握这两类构件 受力全过程的一般规律及其分析方法,是了解和分析其他 各类构件和结构非线性性能的基础。

钢筋混凝土预制门窗框架的非线性分析与抗震设计

钢筋混凝土预制门窗框架的非线性分析与抗震设计

钢筋混凝土预制门窗框架的非线性分析与抗震设计钢筋混凝土预制门窗框架在建筑结构中得到了广泛应用,其优点包括施工效率高、质量可控、拆装方便等。

然而,在面临地震等自然灾害时,钢筋混凝土预制门窗框架的抗震性能就显得尤为重要。

本文将探讨钢筋混凝土预制门窗框架的非线性分析与抗震设计的相关内容。

首先,我们需要了解钢筋混凝土预制门窗框架的非线性性质。

钢筋混凝土是一种复杂的材料,其力学性质在不同荷载作用下会发生非线性变化。

在框架结构中,混凝土的非线性行为主要体现为压应力-应变关系的非线性和剪应力-剪应变关系的非线性。

此外,钢筋的应力-应变关系也存在一定的非线性特性。

因此,进行钢筋混凝土预制门窗框架的非线性分析非常必要。

基于以上认识,我们可以采用合适的非线性分析方法来评估钢筋混凝土预制门窗框架的抗震性能。

常用的非线性分析方法包括静力分析法和动力分析法。

静力分析法基于静力平衡原理,可以较为准确地分析框架结构的稳定性和荷载承载能力。

动力分析法基于动力平衡原理,可以考虑地震荷载对结构的影响,判断其地震响应。

为了更真实地描述钢筋混凝土预制门窗框架的行为,我们可以采用非线性有限元分析方法,考虑材料和几何的非线性特性。

在进行非线性分析时,我们应该注意使用合适的材料模型和加载方式。

对于混凝土,常用的材料模型包括双曲线模型、抗拉-压模型等。

对于钢筋,常用的材料模型包括弹塑性模型、双向截面模型等。

在加载方式上,应该考虑到结构在不同方向上的对称性和非对称性,选择合适的加载路径来模拟地震荷载。

在进行抗震设计时,我们需要根据当地地震烈度和建筑的使用要求来确定合适的抗震性能目标。

根据现行的抗震设计规范,应该确保结构在地震作用下的稳定性和抗震性能。

可以采用一系列抗震设防水平来评估结构的抗震性能,如设计基准地震加速度、层间位移限值等。

在设计过程中,应该充分考虑结构的抗倒塌性能、延性和刚度等指标。

除了上述的非线性分析和抗震设计,我们还应该注意考虑其他方面的因素,如工程施工性、材料成本、可维护性等。

钢筋混凝土板偏心受压破坏全过程非线性分析

钢筋混凝土板偏心受压破坏全过程非线性分析

钢筋混凝土板偏心受压破坏全过程非线性分析The Nonlinear Analysis for Compressive Failure of Reinforced ConcreteSlab under Eccentric Compressive LoadPIAO Zhe-hao1,SONG Li2,3,SONG Wan-zeng2,3,QIAO Rui-she2,3(1.Water Resources Development and Management Master Station of the Ministry of Water Resources, Beijing *****,China;2.Yellow River Institute of Hydraulic Research,Zhengzhou *****,China;3.Research Center on Levee Safety Disaster Prevention Ministry of Water Resources,Zhengzhou *****,China)Abstract:According to core issues of safety evaluation in sluice structure, it designed an experimental model and carried out some experiments to study the calculation of ultimate bearing capacity of slabs. In the research, nonlinear finite element analysis theory of reinforced concrete was adopted, and a separated finite element model of reinforced concrete was built, considering material nonlinearity of concrete, bond-slip relationship between steel bars and concrete, the state nonlinear of structure. Aiming at the respective strain-stress relationship and bond-slip relationship between concrete and steel bar, the paper researched the key parameters combined with practical engineering and experiment, and obtained practical parameters. Based on *****.0 platform of general finite element program, a simulation calculation was developed. Moreover, the calculation results shows that the analysis is correct compared with experiment results from three aspects, including fracture distribution, ultimate bearing capacity and deflection.Key words: the safety appraisal of sluice;eccentric compression;reinforced concrete slab;the whole process of failure;nonlinear analysis水闸在使用过程中,由于受到荷载,在恶劣环境和不合理运用方式等因素的作用下,产生裂缝、碳化、钢筋锈蚀、表面冲刷、混凝土强度改变等方面的不利缺陷,当缺陷达到一定程度后会大大降低水闸安全性,对水闸功能的发挥产生重要影响。

“钢筋混凝土结构非线性分析中”文件汇总

“钢筋混凝土结构非线性分析中”文件汇总

“钢筋混凝土结构非线性分析中”文件汇总目录一、ANSYS在预应力钢筋混凝土结构非线性分析中的应用二、ANSYS,ADINA在钢筋混凝土结构非线性分析中的应用与算例分析三、面向对象开放程序OpenSees在钢筋混凝土结构非线性分析中的应用与初步开发四、钢筋混凝土结构非线性分析中的本构关系ANSYS在预应力钢筋混凝土结构非线性分析中的应用随着科技的不断发展,计算机辅助工程(CAE)软件在建筑领域的应用越来越广泛。

其中,ANSYS作为一种强大的CAE软件,在预应力钢筋混凝土结构非线性分析中发挥了重要作用。

本文将介绍ANSYS在预应力钢筋混凝土结构非线性分析中的应用。

预应力钢筋混凝土结构是一种采用先进预应力技术建造的混凝土结构,具有较高的承载能力和良好的抗震性能。

非线性分析是预应力钢筋混凝土结构分析的重要手段,可以揭示结构的复杂行为和破坏机制。

ANSYS作为一种通用的有限元分析软件,为预应力钢筋混凝土结构的非线性分析提供了强大的支持。

ANSYS在预应力钢筋混凝土结构非线性分析中的应用主要体现在以下几个方面:建模与网格划分:ANSYS提供了强大的建模功能和网格划分工具,可以方便地建立预应力钢筋混凝土结构的计算模型,并对其进行了精细的网格划分,以获得准确的计算结果。

材料本构关系:ANSYS支持多种材料本构关系,包括弹性、塑性、断裂等。

在预应力钢筋混凝土结构的非线性分析中,可以根据材料的实际性能参数设置相应的本构关系,以模拟结构的真实行为。

预应力效应分析:ANSYS的预应力模块可以方便地施加预应力,模拟预应力钢筋混凝土结构的预应力效应。

同时,还可以进行预应力优化设计,以获得最佳的预应力筋布置和应力水平。

非线性求解器:ANSYS提供了非线性求解器,可以解决预应力钢筋混凝土结构的非线性问题。

在求解过程中,ANSYS可以根据结构的变形和内力分布情况自动调整求解策略,以获得稳定的计算结果。

后处理与可视化:ANSYS的后处理功能强大,可以将计算结果以图形、图表等形式进行可视化处理,方便结构工程师进行结果分析和优化设计。

钢筋混凝土预制门窗框架的非线性分析与设计

钢筋混凝土预制门窗框架的非线性分析与设计

钢筋混凝土预制门窗框架的非线性分析与设计钢筋混凝土预制门窗框架作为建筑结构中重要的组成部分,在现代建筑中得到了广泛应用。

为了确保框架结构的安全性与稳定性,在设计过程中需要进行非线性分析与设计。

本文将针对钢筋混凝土预制门窗框架的非线性分析与设计进行探讨,包括材料特性、荷载分析、静力分析、非线性分析方法与设计准则等内容。

首先,钢筋混凝土材料具有很好的抗压强度和韧性,但其受拉强度相对较低。

因此,在进行非线性分析与设计时,需要准确了解钢筋混凝土材料的特性。

包括材料的应力-应变关系、弹性模量、屈服强度、抗剪强度等参数。

根据实验数据进行材料参数的估计,确保分析结果的准确性。

其次,在进行荷载分析时,需要考虑到场地的特殊情况以及门窗框架所承受的实际荷载,包括风荷载、地震荷载和温度荷载等。

根据设计规范和实际应用需求,进行合理的荷载计算。

接下来,静力分析是非线性分析与设计中的一项关键内容。

静力分析通过对结构的各个构件进行力学计算,得到结构的内力分布、位移变形等信息。

在门窗框架中,对于受力较大的构件,如梁柱等,需要进行详细的静力分析,以确保结构的安全性与稳定性。

非线性分析方法是钢筋混凝土预制门窗框架设计中的核心内容。

常用的非线性分析方法包括有限元分析方法和杆件模型分析方法。

有限元分析方法通过将结构划分为有限个单元,通过求解各个单元的力学方程,得到结构的整体响应。

杆件模型分析方法则将结构简化为杆件模型,在计算中考虑构件的非线性效应。

根据实际工程要求和计算的复杂程度,选择合适的非线性分析方法进行分析与设计。

最后,设计准则是钢筋混凝土预制门窗框架非线性分析与设计的依据。

在设计过程中,需要参考国家标准和建筑规范,确保结构的安全性与稳定性。

并根据实际使用条件和设计目标,进行合理的设计。

综上所述,钢筋混凝土预制门窗框架的非线性分析与设计是确保结构安全和稳定的重要步骤。

通过准确了解材料特性、进行荷载分析、静力分析、非线性分析方法与设计准则,在设计过程中能够有效预测结构的响应,确保门窗框架的安全性与稳定性。

钢筋混凝土构件的非线性分析共3篇

钢筋混凝土构件的非线性分析共3篇

钢筋混凝土构件的非线性分析共3篇钢筋混凝土构件的非线性分析1钢筋混凝土结构是目前建筑工程领域广泛使用的一种结构形式,其具有耐久性、抗震性能强等优点,但其计算分析复杂,涉及到多种力学学科,需进行非线性分析。

非线性分析是分析钢筋混凝土构件的重要方法,下文将对其进行简单介绍。

1、非线性分析的定义非线性分析是指在一定条件下,构件内力状态随荷载变化时其力学性质不再满足线性叠加原理的分析方法。

主要用于分析结构的大变形、失稳、损伤和破坏等非线性现象。

钢筋混凝土结构中,材料非线性和几何非线性都是不可避免的。

2、非线性分析的方法(1)强度理论法:可通过等效杆件法、等效剪力力法、材料上限强度理论等方法进行分析。

(2)框架假设法:假定构件为刚性框架或弹性支撑中的非刚性框架,分析其在大变形、破坏时的应力、应变分布。

(3)有限元法:将构件分解成小单元,以小单元为计算对象进行分析,求解各节点的位移、应力、应变等参数,再用插值方法计算全体结构的响应。

(4)迭代法:通过迭代计算得到不同荷载情况下的构件位移、刚度、应力、应变等参数,得到荷载位移曲线和承载力-变形曲线等。

3、非线性分析中需要考虑的因素(1)材料非线性:结构中的混凝土和钢筋等材料,在受到荷载后会表现出惯性效应和非线性效应,如混凝土的非线性变形、裂缝形成和扩展等。

(2)几何非线性:构件的初始几何形状和变形后的几何形状会影响内力及其分布,如大变形,杆的损伤等。

钢筋混凝土结构本身就有大变形的特点。

(3)荷载非线性:荷载不是稳定的,而是由很多因素综合作用产生的非线性荷载,如地震、爆炸、车辆行驶等荷载。

4、非线性分析的作用非线性分析是深入理解结构行为、提高结构设计质量和可靠性的有效手段。

可以对结构进行全过程检验和多次筛选,提供设计优化方案,合理地控制结构建造成本,保证结构的耐久性和安全性,同时适用于结构加固和改造等工程领域。

总之,非线性分析是建筑工程领域中一种非常重要的分析方法,对于钢筋混凝土构件的设计、优化、改造都具有重要意义。

非线性分析作业(压弯混凝土构件全过程分析)

非线性分析作业(压弯混凝土构件全过程分析)

作业3:对一压弯钢筋混凝土或预应力混凝土构件进行全过程分析。

答:预应力钢筋混凝土构件的全过程分析1. 计算假定1)平截面假定梁正截面变形后仍保持平面,截面应变为直线分布,不考虑钢筋与混凝土之间的相对位移。

从理论上来讲平截面假定仅适用于跨高比较大的连续均质弹性材料的构件。

对由混凝土及钢筋组成的构件,由于材料的非均质性,以及混凝土开裂,特别是在纵筋屈服,受压区高度减小而临近破坏的阶段,在开裂截面上的平截面假定已不能适用。

但是,考虑到构件破坏是产生在某一区段长度内的,而且试验结果表明,只要应变量测标距有一定长度,量测的截面平均应变值从加荷开始直到构件破坏,都能较好地符合平截面假定。

2)钢筋的应力-应变关系应采用单向加载下,反复加载下的不同情况而定。

3)混凝土应力-应变关系选用单轴作用下的混凝土本构关系模型,且在混凝土的受压区带有下降段。

4)不考虑剪切变形的影响。

且假设在加载过程中,构件不会被剪坏。

5)2.编程计算举例6) 1)计算构件及计算简图7)预应力钢筋混凝土梁截面配筋及计算简图如下所示,混凝土等级为C30,抗压强度为20.1ck f M Pa =,抗拉强度为 2.01tk f M Pa =。

钢筋等级为HRB335,屈服强度335yk f M P a =,先张法预应力钢筋初始张拉力为200kN 。

2)计算程序程序采用C 语言编写。

采用分级加荷载,先假设某一截面的应变,然后根据这个应变迭代求对应的受压区高度,从而求得此状态的弯矩,拿这个弯矩与实际外弯矩比较,看是否满足精度要求,不满足则用二分法改变假设的截面…,直到迭代出的弯矩与外弯矩只差达到一定的精度,再进行下一个截面的迭代,直到把半个构件长的截面迭代完。

而在每一个截面迭代完可以求出该截面的曲率,从而根据共轭梁法可以求出该外弯矩下构件中点的挠度,并求出该外弯矩对应的外荷载。

至此,该外弯矩下的计算完成,对该外弯矩加一增量转入下一次计算…。

具体程序如下:#include "stdio.h"#include "conio.h"#include<math.h>main(){FILE *fs1;FILE *fs2;int n=200,d1,d2,d3,n0,n1,n2,n3,i,j,k,m=1,nl=300 ;(构件分成300段,截面分成200份。

混凝土非线性论文

混凝土非线性论文

钢筋混凝土的有限元分析摘要介绍了钢筋混凝土的基本力学性能,本构关系,强度准则和有限元分析关键词力学性能;本构关系;强度准则;有限元分析1.前言1.1钢筋混凝土的基本力学性能及破坏机理混凝土主要由粗骨料、细骨料、水泥浆组成,混凝土在凝固过程中,由于水泥的水化作用在骨料表面形成了凝胶体,水泥的收缩系数远远大于骨料的收缩系数,导致骨料受压,水泥砂浆受拉,因此局部应力比较大时就会在骨料界面产生裂缝,随着时间的增长,水泥的水化热作用的不断延续,使得骨料界面的裂缝不断加重,形成受荷之前的初始裂缝,开始受力后,混凝土内的裂缝发展经历了三个阶段:微裂缝相对稳定期,稳定裂缝发展期和不稳定裂缝发展期。

混凝土应力较小时,有些微裂缝略有发展,有些裂缝因受压而闭合,残余变形也很小;随着混凝土的应力的增大,原有的微裂缝逐渐变宽和延伸,变形逐渐增大,但是当荷载不再增大时裂缝的发展也停止,裂缝形态保持基本稳定;当混凝土的应力很高时骨料截面的裂缝突然延伸和扩展,大量地进入水泥砂浆,水泥砂浆中的裂缝也得到很大程度地扩展,这些裂缝逐渐连通,形成平行于受压方向的竖向裂缝,即劈裂裂缝,即使应力不再增大,裂缝仍然在扩展,不再保持稳定状态。

1.2钢筋混凝土本构关系的研究1.2.1 钢筋混凝土本构关系钢筋混凝土本构关系,即在外荷载的作用下钢筋混凝土结构或构件的应力与应变的关系。

在国内外对于钢筋混凝土结构或构件的研究主要有两种方法:一是分别研究钢筋和混凝土的本构关系,例如:混凝土的弹性或非弹性本构方程、以经典塑性理论为基础的混凝土塑性本构方程、塑性断裂本构方程和连续损伤理论本构方程等,二是将混凝土和钢筋作为一个统一的整体来研究其本构方程,采用抹平裂缝理论和弥散钢筋应力理论和连续介质的方法进行研究。

1.2.2 混凝土的非线性本构关系混凝土的非线性分析则是建立在混凝土单轴,双轴和三轴应力状态下的本构关系和强度理论的基础上的。

混凝土的非线性本构关系模型有增量型和全量型两种,增量型采用变化的割线模量,全量型采用变化的切线模量。

高强钢筋混凝土梁非线性有限元分析

高强钢筋混凝土梁非线性有限元分析

高强钢筋混凝土梁非线性有限元分析摘要:本文采用高强混凝土箍筋约束本构关系模型yook-kong yong模型和5参数的willam-warnke破坏准则,根据实际工况,建立了适合本文的混凝土本构关系,从所得的应力—应变曲线图可知,高强混凝土开裂后,压区混凝土在相当长的时间仍处于弹性工作阶段,这一点和普通混凝土不同。

高强钢筋混凝土梁中配置适量箍筋可以增加相当可观的混凝土延性,使高强混凝土的脆性得到很大改善。

关键词:高强混凝土;本构关系;有限元法;非线性分析中图分类号: tu528 文献标识码: a 文章编号:高强混凝土基本构件包括受弯构件和压弯构件,受弯构件主要指高强钢筋混凝土梁,压弯构件包括高强钢筋混凝土柱和剪力墙,由于高强混凝土一般用于高层建筑和大跨度桥梁,因此评价高强混凝土构件的性能时,就不仅仅是其承载力,还包括其刚度、大变形能力和抗震性能。

本文主要研究钢筋高强混凝土梁在均布荷载作用下的承载力性能。

一、问题的描述一钢筋混凝土简支梁,承受荷载,梁跨度,设计时确定梁截面为,采用混凝土,纵向钢筋为,箍筋为四肢箍。

按非线性方法进行此梁的受力分析。

图1 均布荷载作用下钢筋混凝土简支梁二、基本假定(1) 构件从开始受力直至破坏,沿轴线一段距离(如相邻裂缝间距)范围内的平均应变始终保持平面变形;(2) 采用的混凝土本构模型为yook—kong yong模型,构件中箍筋的约束作用均考虑在混凝土的本构模型中;(3) 采用整体式钢筋混凝土模型,将钢筋弥散于混凝土中,并且认为这种材料是均匀、连续、各向同性的材料;(4) 混凝土材料采用5参数的willam—warnke破坏准则,用于检查混凝土开裂和压碎;(5) 采用von mises屈服准则,用于判断混凝土是否进入塑性;(6) 混凝土开裂模式采用弥散模型;(7) 一般不考虑时间(龄期)和环境温、湿度等的作用,即忽略混凝土的收缩、徐变和温湿度变化等引起的应力和变形状态。

混凝土结构非线性分析及应用研究

混凝土结构非线性分析及应用研究

混凝土结构非线性分析及应用研究混凝土结构非线性分析及应用研究在建筑和结构工程领域,混凝土是一种被广泛应用的材料,其耐久性和可靠性使其成为许多重要工程项目的首选材料。

然而,由于混凝土的物理特性和力学行为的复杂性,对混凝土结构的分析和设计需要考虑非线性效应。

混凝土结构非线性分析及应用研究具有重要的实践意义和理论价值。

一、混凝土结构的非线性行为1. 应力-应变曲线在线性弹性阶段,混凝土的应力-应变关系可以近似为线性关系,但在超过一定应力水平后,混凝土会呈现非线性行为。

这主要是由混凝土的非弹性变形、破坏和裂缝扩展等因素引起的。

2. 剪切与抗剪强度混凝土的抗剪强度是非线性行为的重要体现。

在剪切过程中,混凝土的破坏形式包括切割破坏和剪切轴承破坏。

非线性分析可以将这些破坏模式考虑在内,提高结构的安全性和可靠性。

3. 封闭与裂缝在混凝土结构中,裂缝是无法避免的。

非线性分析可以研究混凝土裂缝的形成和扩展过程,为结构的维护和修复提供重要依据。

二、混凝土结构非线性分析的方法1. 离散元法离散元法是一种基于颗粒模型的非线性分析方法。

该方法可以模拟混凝土的非线性变形、裂缝形成与扩展等过程。

通过离散元法可以更真实地预测结构的力学行为,并对结构的抗震性能进行评估。

2. 有限元法有限元法是一种广泛应用的非线性分析方法,它可以分析混凝土结构的变形、应力分布和破坏形态。

通过有限元法可以得到结构的应变-应力关系曲线、破坏模式以及承载能力等重要参数,为设计和施工提供指导。

3. 增量动力分析增量动力分析是一种通过逐步施加地震荷载来评估结构的非线性响应方法。

通过该方法可以考虑结构的非线性行为和耗能能力,准确评估结构的抗震性能。

三、混凝土结构非线性分析的应用1. 抗震设计混凝土结构的非线性分析可以帮助工程师更好地评估结构的抗震性能。

通过模拟地震荷载作用下结构的非线性响应,可以预测结构的破坏模式、裂缝形态以及承载能力,从而指导工程师进行合理的抗震设计。

钢筋混凝土板的非线性分析

钢筋混凝土板的非线性分析

钢筋混凝土板的非线性分析1、理论说明钢筋混凝土板结构目前大量用于工业与民用建筑,常被用于制作楼板或者剪力墙,由于钢筋混凝土板内的钢筋数量多且分布较均匀,所以常采用整体式模型,将钢筋作为附加弥散钢筋加入到SOLID65单元中,用Solid65单元模拟钢筋混凝土板的受力、变形、开裂等情况。

1.1、Solid65单元混凝土是目前应用最为广泛的建筑材料之一。

为了解混凝土结构的受力机理和破坏过程,在大型有限元软件ANSYS中,专门设置了Solid65单元来模拟混凝土或钢筋混凝土结构,提供了很多缺省参数,从而为使用者提供了很大的方便。

Solid65单元是专为混凝土、岩石等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发的单元。

它可以模拟混凝土中的加强钢筋(或玻璃纤维、型钢等),以及材料的拉裂和压溃现象。

1.1.1、几点假设1)只允许在每个积分点正交的方向开裂。

2)积分点上出现裂缝之后,通过调整材料属性来模拟开裂。

裂缝的处理形上,采用“分布裂缝”而非“离散裂缝”。

3)假设混凝土最初是各向同性材料。

4)除了开裂和压碎之外,混凝土也会塑性变形,常采用Drucker-Prager屈服面模型模拟其塑性行为的应力应变关系。

在这种情况下,一般在假设开裂和压碎之前,塑性变形已经完成。

1.1.2、使用方法Solid65单元本身包含两部分:1)和一般的8节点空间实体单元Sdid45相同的实体单元模型,但是加入了混凝土的三维强度准则。

2)由弥散钢筋单元组成的整体式钢筋模型,它可以在三维空间的不同方向分别设定钢筋的位置、角度、配筋率等参数。

在实际应用中,一般需要为Solid65单元提供以下数据:1)实常数:在实常数中给定Solid65单元在三维空间各个方向的钢筋材料编号、位置、角度和配筋率。

对于墙、板等钢筋分布比较密集而又均匀的构件形式,一般使用这种整体式钢筋混凝土模型。

由于在实际工程中的箍筋布置一般不均匀,所以在建模时可以用下面方法改善箍筋建模时的质量:将纵筋密集的区域设置为不同的体,使用带筋的Solid65单元,而无纵筋区则设置为无筋Solid65单元。

00混凝土结构非线性分析学习资料

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钢筋混凝土结构的非线性有限元分析
❖课程目的、要求 硕士研究生要求: 工作之路:学1~2个软件,做论文找工作 学术之路:学会阅读文献,发现问题,解决问题 ❖成绩评估 ❖文献目录:非线性有限元书籍和关于杆的文章 Sap2000,Ansys,Adina手册 ...
目录
• 梁柱线性刚度矩阵 • 集中塑性铰 • 并行模型 • 连通模型 • 静力弹塑性分析 • 纤维单位 • 恢复力模型 • 动态分析
初步知识:弯矩(曲率)图的面积定理
初步知识:弯矩(曲率)图的面积定理 第二弯矩图面积定理
初步知识:弯矩(曲率)图的面积定理 第二弯矩图面积定理
初步知识:弯矩(曲率)图的面积定理
第四章双线性弹塑性梁单元的刚度矩阵(级数模型)
第四章双线性弹塑性梁单元的刚度矩阵(级数模型)
反弯点位置
第四章双线性弹塑性梁单元的刚度矩阵(级数模型)
4.1悬臂梁的非线性弯矩-变形关系
4.2非线性柔度矩阵的一般形式
l l
4.2非线性柔度矩阵的一般形式
(4.19) (4.21)
§4.3非线性刚度矩阵的实用形式 固定弯曲点
§4.3非线性刚度矩阵的实用形式
§4.只有弯曲位移的4单元刚度矩 数组
§4.5无轴向变形梁柱单元的双线性弹塑性刚度矩阵
§4.5无轴向变形梁柱单元的双线性弹塑性刚度矩阵
§4.5无轴向变形梁柱单元的双线性弹塑性刚度矩阵
§4.5无轴向变形梁柱单元的双线性弹塑性刚度矩阵
§4.6讨论
§4.6讨论
§4.6讨论
§4.6讨论
§4.6讨论
§4.6讨论
第六章三线弹塑性梁的刚度矩阵
M
第七章钢筋混凝土构件弯矩曲率关系的确定
2.1弯矩曲率关系

钢筋混凝土非线性全过程分析的研究与实践

钢筋混凝土非线性全过程分析的研究与实践

合肥工业大学硕士学位论文钢筋混凝土非线性全过程分析的研究与实践姓名:吴可训申请学位级别:硕士专业:结构工程指导教师:叶献国20040601钢筋混凝土非线性全过程分析的研究与实践摘要钢筋混凝土结构分析和强度计算,传统方法是采用建立在大量试验研究基础上的简化计算公式。

但是采用简化的计算公式,许多复杂的影响因素就被忽略了,随着钢筋混凝土结构形式应用面地不断扩大,需要对其进行更精确的分析。

论文介绍了钢筋与混凝土材料在复杂应力状态下的破坏准则和本构关系,以及钢筋混凝土结构非线性分析的模型、理论及方法。

编制了基于条带划分方法的非线性分析程序对异形截面柱(L、T、十)进行了分析和计算。

程序中考虑了混凝上应力应变曲线的下降段及箍筋对混凝土的约束影响,采用了合适的算法加速计算过程并考虑了纵筋锚固滑移的影响,通过丁F交试验分析了混凝土强度、体积配箍率、轴压比和荷载角对异形柱截面抗弯承载能力及截面曲率延性比的影响。

编制了基于有限元方法的平面钢筋混凝土结构非线性分析程序,混凝土采用了非线性弹性模型而裂缝的描述采用了弥散裂缝模型,通过与一根试验梁的对比,结果是令人满意的.可以弥补一些通用有限元软件在分析某些专业问题上的不足。

最后应用了通用有限元软件ANSYS,比较了ANSYS所提供的一些本构模型,认为用多线形随动强化模型可以较好地模拟混凝土的本构关系,并用ANSYS对文章中的算例进行了验汪。

关键词:钢筋混凝士结构;非线性分析;异彤柱:有限元程序;ANSYSResearchandPracticeofNonlinearFull-rangeAnalysisofReinforcementConcreteAbstractThetraditionalmethodofanalysisofRCstructureisbasedonexperientialformula,whichareconcludedfromlargenumbersofexperiments.Withthatexperimentalformula,manycomplexfactorsareignored.ThedomainofRCstructureisevidentlyenlarginginrecentyears,SOmorepreciseanalysesareneededforengineeringpractice.Thispaperthoroughlyexplainstheconstitutiveequationsandfaiturecriteriaundermultiaxiatstressstate.Modelsandmethodsofthenonlinearanalysisareintroducedinthispaperalso.ProgramiscompliedundergriddingpartitionmethodtOcalculatethespecial—shapedcolumn.Inthisprogram,thedecliningsegmentofthestress-strainrelationoftheconcrete,therestrictioneffectofhoopedreinforcementandthebond-slipproblemofthereinforcementareconsidered,asthesan3etimetheoptimizedarithrneticiSappliedtoacceleratecalculationprocedure.Thoughtheappropriateexperimentarrangement,theinfluentialfactorsuchasthestrerIgthofconcrete,theratioofhoopedreinforcement,theratioot’axialcompressionandtheloadingangleareresearched,someavailablerolesofcarryingabilityandductilityofthespecial—shapedcolumnCanbeattained.Programunderthefiniteelementmethodisalsocompiledinthispaper;thenonlinear-elasticmodelofconcreteandthesmeared—crackingmodelareadoptedinthisprogram.Thoughcomparingwiththeexperimentresults,theprecisionofthatprogramissatisfactory.SothatprogramisagoodcomplementtOsomepopulargeneralproposefiniteelementcode.Atlast,generalproposefiniteelementcodeANSYSiSadopted。

钢筋混凝土结构非线性动力反应分析――七层非弹性分析正式版

钢筋混凝土结构非线性动力反应分析――七层非弹性分析正式版

钢筋混凝土结构非线性动力反应分析――七层非弹性分析正式版文档资料可直接使用,可编辑,欢迎下载《框架结构非线性动力反应分析》作业1、模型概况已知:结构为一栋七层框架结构。

结构尺寸如图 1、图 2所示,柱截面尺寸皆为500mm ×500mm ;沿轴线 A 、 B 、 C 方向的主梁截面尺寸皆为 300mm ×500mm ; 沿轴线 1~4方向的次梁截面尺寸皆为 300mm ×450mm ; 楼板厚皆为 120mm 。

不考虑土-结共同作用效应,如图 1中布置混凝土填充墙体厚度为 200 mm(只需要考虑它的质量。

带楼板的梁及柱的截面配筋情况如图 2所示。

梁在从柱侧面算起的 1/4净跨范围内的箍筋间距为 100mm , 为梁跨中部分箍筋间距的一半;柱的纵筋为822,柱中(包括梁柱节点沿全高布置有间距为 100mm 的封闭方箍;楼板配筋亦采用φ10,双层双向配置,间距为 200mm 。

混凝土强度等级为:1~5层采用 C40; 6、 7层采用 C30。

恒载按实际梁、板、柱实际重量计算,不考虑装饰荷载,活荷载按 2KN/m2考虑,不考虑风荷载。

地震波选用 Al Centro波(1942, NS 分量,峰值 341.7cm/s2地震记录;需要根据 7度地震的要求调整地震加速度的幅值。

屈服及屈服后性能采用离散铰来模拟。

对梁定义主方向的弯矩铰,对柱定义 P-M2-M3铰。

梁需要考虑楼板加强作用,对于边梁可以近似考虑 1.5I o , 中梁考虑 2.0 Io , I o 为梁矩形截面的惯性矩。

加载方向沿 B 轴线方向。

图 1 七层框架结构(a 梁配筋图 (b 柱配筋图图 2梁、柱截面2、题目叙述求七层框架结构在 7度区沿 B 轴方向的非弹性地震反应。

1、结构在小震作用下的时程反应性能(包括层位移、层间位移、层间位移角、层剪力、基底剪力及结构的出铰情况和破坏机制。

2、结构在罕遇地震作用下的时程反应性能。

混凝土结构的非线性分析原理与应用

混凝土结构的非线性分析原理与应用

混凝土结构的非线性分析原理与应用一、引言混凝土结构是建筑设计中最常用的结构类型之一,它具有强度高、耐久性好等特点。

在工程实际中,混凝土结构承受着各种静、动载荷,而这些载荷可能会导致结构产生非线性变形,为了更好地了解混凝土结构的变形和破坏特性,在工程设计中需要进行非线性分析。

本文将详细介绍混凝土结构的非线性分析原理与应用,包括非线性分析的基本概念、模型假设、材料本构关系和分析方法等。

二、非线性分析的基本概念非线性分析是指在考虑结构变形具有非线性特性的情况下对结构进行分析。

一般情况下,结构的变形可以分为线性变形和非线性变形,其中线性变形是指结构变形与荷载之间呈线性关系,而非线性变形则是指结构变形与荷载之间呈非线性关系。

在非线性分析中,需要考虑结构的非线性特性,包括材料的非线性、几何的非线性和边界条件的非线性等。

其中,材料的非线性主要是指混凝土材料的本构关系是非线性的,几何的非线性则是指结构在变形过程中的形状发生了变化,而边界条件的非线性则是指结构的支承和约束条件的变化。

三、非线性分析的模型假设在进行非线性分析时,需要建立相应的模型来描述结构的变形和破坏过程。

一般情况下,混凝土结构的模型假设包括以下几个方面:1.弹性模量在弹性阶段,混凝土材料的本构关系是线性的,因此可以采用弹性模量来描述材料的刚度特性。

2.材料的本构关系在非弹性阶段,混凝土材料的本构关系是非线性的,需要采用相应的本构模型来描述。

目前常用的混凝土本构模型包括弹塑性模型、本构软化模型和本构损伤模型等。

3.几何的非线性在变形过程中,结构的形状和尺寸会发生变化,因此需要考虑几何的非线性。

通常采用有限元方法来对结构进行离散化,然后通过迭代计算求解结构的变形和应力分布。

4.边界条件的非线性在非线性分析中,需要考虑结构的支承和约束条件的变化,这也是边界条件的非线性。

一般情况下,可以采用随机载荷法或步进载荷法来进行分析。

四、材料本构关系混凝土材料的本构关系是非线性的,主要表现为弹性阶段和非弹性阶段。

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