组合梁柱节点有限元分析研究
组合梁钢筋混凝土柱框架结构力学性能非线性有限元分析
组合梁钢筋混凝土柱框架结构力学性能非线性有限元分析基于Opensees地震工程数值模拟平台实现了水平荷载作用下组合梁钢筋混凝土柱单层单跨平面框架结构的单调曲线的有限元数值模拟，并与相关试验结果进行对比分析。
数值模型中，混凝土采用修正的Kent-Park模型，钢材采用理想弹-塑性模型，采用位移增量法求解非线性方程。
基于此，对影响此类框架结构力学性能的主要因素进行了参数分析;结果表明，此类框架具有良好的抗震性能，也为进一步研究或工程应用提供一定参考。
标签：组合梁;框架;有限元;参数分析1 引言钢-混凝土组合梁是一种由混凝土板和钢梁通过抗剪栓钉组合而成的受弯构件。
由于这种构件能够充分发挥了钢材的抗拉和混凝土的抗压性能，使得其具有较好的承载能力，整体刚度好于独立工作的钢梁，且保证钢梁翼缘和腹板的稳定性，此外施工速度快、经济效益高，而被广泛应用于高层、超高层及多高层建筑的楼盖和平台结构中。
目前，针对组合梁构件的研究相对较多，更多关注于于构件的理论分析[1-5]，而组合梁应用于框架的理论分析相对较少。
同济大学薛伟辰[6]等进行了两榀组合梁框架的试验研究;西安建筑科技大学张守军[7]采用Ansys软件建立三维模型对含有钢-混凝土组合梁的大型复杂高层建筑组合结构的基本性能进行了研究。
为此，系统地研究组合梁框钢筋混凝土柱架结构的基本力学性能及参数影响规律，建立有效的组合梁框架的理论计算模型和实用计算方法十分必要。
本文基于非线性梁柱纤维理论，在Opensees地震工程数值模拟平台上建立了合理有效的组合梁钢筋混凝土框架的有限元计算模型，并对此类框架的荷载-位移曲线进行全过程模拟，数值模型得到了试验结果的验证。
基于此数值模型，进行了该类框架的力学性能和影响因素的参数分析，为相关研究和工程设计提供一定参考依据。
2 有限元模型的建立与求解2.1基本假定对组合梁钢筋混凝土柱框架进行非线性分析时的基本假定如下：（1）平截面假定：受弯构件弯曲变形后仍保持一个平面，即截面的应变沿高度保持线性分布;（2）组合梁型钢与混凝土板，钢筋与混凝土之间连接可靠;（3）受弯构件具有足够的抗剪承载力;（4）不考虑混凝土收缩、徐变的影响。
梁柱T型钢连接节点有限元分析
高强 螺栓 相连 ， 柱腹 板 上 设 置加 劲 肋 ， 置 与梁 钢 位 翼缘 平齐 ， 度 为 １ 厚 ２ｍｍ； 端 加载部 位 设置 加劲 梁 肋 ， 度 为 １ 厚 ２ｍｍ， 点 分 布 如 图 ２所 示 ． 节 所有 螺
连接、 刚性 连 接 和 半 刚 性 连 接［ ． 了 简 化 计 算 ， １为 ］ 在 传统 钢框 架 设 计 中 ， 定 梁 柱 连 接 是 理 想 刚 接 假
或 理想 铰接 ． 而在 实 际工 程 中 ， 用 的各 梁 柱 连 接 使
节 点所具 有 的刚 度均 介 于理 想 铰 接 与完 全 刚 接 的 极 端情 况之 间 ， 即半 刚性 连 接． 刚 性连 接 的形 式 半
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Ｔ 型钢 连接 为 面 一面 接 触 ， 采用 接 触 对单 元 ，
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钢结 构住 宅 的 梁 柱 连 接 分 为 ３种 类 型 ： 性 柔
连接 的柔度 问题 ． 了 给半 刚性 连 接 设 计 提供 数 为 据 和资 料 ， 国 、 美 加拿 大 和英 国 的一 些 学者 对 梁 柱
半 刚性 连接 节点 的弯 矩 一转 角 曲线 进行 了分 析 和 研 究． 随着 高 强 度螺 栓 开始 普 遍 地 应 用 于 实 际 工 程， 陈惠 发 ［ 弄 清 了 常规 半 刚 性 梁 柱 连 接 的 性 能 ３ ］ 特 征和 工作 机 理 ， 为半 刚性 连 接 的研 究 作 出 了重 大 贡献 ． 目前 ， 刚性 连接 在 中 国实 际工 程 中应 用 半 较 少 ， 且 国 内、 规 范 对 半 刚 性 连 接 的 设 计 计 而 外
有限元分析报告
有限元分析报告
有限元分析是一种工程结构分析的方法，它可以通过数学模型和计算机仿真来
研究结构在受力情况下的应力、应变、位移等物理特性。
本报告将对某桥梁结构进行有限元分析，并对分析结果进行详细的阐述和讨论。
首先，我们对桥梁结构进行了几何建模，包括梁柱节点的建立以及材料属性的
定义。
在建模过程中，我们考虑了桥梁结构的实际工程情况，包括材料的弹性模量、泊松比、密度等参数的输入。
通过有限元软件对桥梁结构进行离散化处理，最终得到了数学模型。
接着，我们对桥梁结构施加了实际工况下的荷载，包括静载、动载等。
通过有
限元分析软件的计算，我们得到了桥梁结构在受力情况下的应力、应变分布，以及节点位移等重要参数。
通过对这些参数的分析，我们可以评估桥梁结构在实际工程情况下的安全性和稳定性。
在分析结果中，我们发现桥梁结构的主要受力部位集中在梁柱节点处，这些地
方的应力、应变值较大。
同时，桥梁结构在受力情况下产生了较大的位移，需要进一步考虑结构的刚度和稳定性。
基于这些分析结果，我们提出了一些改进和加固的建议，以提高桥梁结构的安全性和可靠性。
综合分析来看，有限元分析是一种非常有效的工程结构分析方法，它可以帮助
工程师们更加深入地了解结构在受力情况下的物理特性，为工程设计和施工提供重要的参考依据。
通过本次桥梁结构的有限元分析，我们不仅可以评估结构的安全性，还可以为结构的改进和优化提供重要的参考意见。
总之，有限元分析报告的编制不仅需要对结构进行准确的建模和分析，还需要
对分析结果进行科学的解读和合理的讨论。
只有这样，我们才能为工程结构的设计和施工提供更加可靠的技术支持。
单调荷载作用下梁柱强轴翼缘扩大式连接节点的有限元分析
单调荷载作用下梁柱强轴翼缘扩大式连接节点的有限元分析摘要：梁翼缘扩大式梁柱连接形式能够很好的使塑性铰外移，从而提高建筑结构整体的可靠度,是现代建筑连接形式的趋势。
本文采用ABAQUS软件对梁翼缘扩大式节点在单调荷载作用下的受力性能进行分析，分别考虑节点域加劲肋、轴压比的影响，设计出6个试件，探讨这些影响因素对节点受力的影响。
关键词：梁柱强轴节点；扩大式连接；非线性梁柱节点作为钢结构重要的连接组成部分，应按照“强节点弱构件”的设计理念进行设计，其强度、刚度等对结构的整体性能有重要的影响。
节点出自于建筑结构中，其受力性能对三维空间体系的结构有重要影响。
由于众多因素对于建筑整体的影响比较复杂，在不加以分析的情况下直接对节点连接进行试验是比较浪费人力财力的行为。
因此采用有限元对节点形式进行分析是现代研究的主要形式，从而得出各种影响因素对节点影响的程度。
一、有限元模型（一）、试件设计根据实际工程模型，结合PKPM重新生成设计，得到有限元的三维实体模型，见图1.图1试件构造图如图所示，梁柱均采用H型钢，其中柱截面采用HW300X300X10X15，梁截面采用HN350X175X6X9，螺栓采用10.9级M20X55高强螺栓。
在有限元分析中，分别考虑材料性能、节点域加劲肋以及轴压比对节点受力性能的影响，设计出6个试件，具体因素见表1所示。
表1 节点不同因素明细（二）、有限元模型建立模型中，梁柱的材性采用Q235钢，螺栓采用10.9级摩擦型高强螺栓。
其材性性能见表2所示。
表2材料真实应力应变模型加载及边界条件：柱顶加载柱轴力，截面平面内约束，沿柱长度方向自由；柱底可绕柱强轴方向转动，其他方向均约束；梁端自由。
模型采用C3D8I 单元，即六面体非协调模式单元，在保证精度的前提下，利于接触面的建立及分析。
文中不考虑模型的初始缺陷及焊接热影响区的作用。
梁端竖向加载，位移控制。
有限元模型见图2.图2 有限元网格划分如图3所示，模型分别采用梁柱连接有加劲肋和无加劲肋的形式。
新型榫卯钢结构梁柱边节点承载力试验及有限元分析
第51卷第2期2021年1月下建筑结构Building StructureVol．51No．2Jan．2021DOI :10.19701/j．jzjg．2021.02.009*国家自然科学基金项目(51778219)。
作者简介:谭杰，硕士研究生，Email :jietan@hnu．edu．cn 。
新型榫卯钢结构梁柱边节点承载力试验及有限元分析*谭杰1，舒兴平1，张再华2(1湖南大学土木工程学院钢结构研究所，长沙410082;2湖南城市学院土木工程学院，益阳413000)［摘要］提出了一种方钢管混凝土柱与外包U 形钢混凝土组合梁的梁柱边节点连接形式，即新型榫卯钢结构梁柱边节点。
为研究该节点的承载能力以及破坏模式，开展了2个边节点的单调静力承载试验。
试验使用几何可变框架进行柱端加载，并利用ABAQUS 有限元软件对试件进行分析。
结果表明:各个试件的破坏主要集中于贯穿槽钢与钢管柱的焊缝，该类组合节点具有较高的承载能力和延性;有限元理论分析与试验结果吻合良好，验证了理论分析的正确性。
［关键词］榫卯钢结构;边节点;单调静力承载试验;承载能力;延性中图分类号:TU398.9文献标识码:A文章编号:1002-848X (2021)01-0050-07［引用本文］谭杰，舒兴平，张再华．新型榫卯钢结构梁柱边节点承载力试验及有限元分析［J ］．建筑结构，2021，51(2):50-56．TAN Jie ，SHU Xingping ，ZHANG Zaihua．Bearing capacity test and finite element analysis of beam-column edge joints of new tenon-mortise steel structure ［J ］．Building Structure ，2021，51(2):50-56．Bearing capacity test and finite element analysis of beam-column edge joints ofnew tenon-mortise steel structure TAN Jie 1，SHU Xingping 1，ZHANG Zaihua 2(1Steel Structural Institute of Civil Engineering College ，Hunan University ，Changsha 410082，China ;2College of Civil Engineering ，Hunan City University ，Yiyang 413000，China )Abstract :A new type of beam-column edge joint between concrete-filled square steel column and composite concrete-filled U-shaped steel beam was proposed ，which was called beam-column edge joint of new tenon-mortise steel structure．In order to study the bearing capacity and failure mode of the joints ，bearing capacity test with monotonic static of two edge joints were carried out．In the experiment ，the geometrically variable frame was used to carry out the test loading at the top of the column ，and ABAQUS finite element software was used to analyze the specimen．The results show that the failure of the specimens is mainly concentrated in the welds between the channel steel and the steel pipe column ，and the composite joints have high bearing capacity and ductility．The results of finite element analysis are in good agreement with the experimental results ，which verify the correctness of the theoretical analysis．Keywords :tenon-mortise steel structure ;edge joint ;bearing capacity test with monotonic static ;bearing capacity ;ductility0引言随着我国房屋建筑过程中建筑技术的不断提高以及建筑产业的不断发展，各种新的构件和结构形式不断出现。
有限元法分析圆钢梁柱节点应力情况
有限元法分析圆钢梁柱节点的应力情况【中文摘要】模型实验在结构工程中应用广泛,其试验分析结果可以作为工程设计的依据。
然而,目前对于梁柱节点模型试验的分析缺乏系统的研究。
本文用有限元法分析了钢结构梁柱节点模型试验的相关问题。
以简支梁模型试验为例,从理论上进行钢结构梁柱节点的分析,本研究采用在柱端铰接固定、梁端静力单调加载的方式,考察了模型与原型在应力、位移、总体变形特征等方面的相似性。
在有限元分析中,本研究用Pro-E 软件建立了模型,然后分析梁、柱节点. 【关键词】有限元；钢结构梁柱节点；模型试验；相似性；Pro-E 【Abstract】Model test is a widely-used means of structure engineering research, and its result could be used as the reference ofengineering-oriented designing. However, there still lacks systematical study among different-scaled beam-to-column connections at present. The present study focused on the model testing of steel beam-to-column connections using finite element analysis method.In the present study we analyzed the model test of simply supported beam theoretically. The model test was carried out in the manner of constrainingbeam-to-column end by pinned support and forcing static load on the free end of the beam. Then the similarity among models and the prototype were all studied in aspects of stress, displacement, general characteristics of shape changing.In finite element analysis, we constructed models using Pro-E software and then studied beam-to-column connections.【Key Words】Finite element; Steel beam-to-column connections; Model test; similarity; Pro-E一、导言：本文用分析功能强大的Pro-E软件建立悬梁圆钢模型，通过对圆钢一端面的固定，另一端面呈自由端。
钢框架梁柱组合节点滞回性能有限元分析_石永久
第32卷第3期土木建筑与环境工程Vo l .32No .32010年06月Jo urnal o f Civil ,A rchitectural &Environm ental Engineering Jun .2010钢框架梁柱组合节点滞回性能有限元分析石永久,王 萌,王元清,施 刚(清华大学土木工程系,北京100084)摘 要:钢框架组合节点考虑楼板组合效应后,其承载能力大幅提高,节点区刚度相应增大,可能对抗震造成不利影响。
采用通用有限元软件ABAQ US 建立非线性精细有限元模型,并对单元选取,螺栓受力行为和材料的应力应变关系及损伤模型的确定进行详细说明。
结合国内外已有的钢框架组合梁节点拟静力试验,验证了非线性有限元模型的正确性和适用性。
试验和有限元分析结果均表明:考虑楼板的组合效应之后,该类型节点的刚度和承载力均有较大幅度提高,承载力提高幅度约为26%,节点区弹性刚度提高了30%左右;在静力往复荷载作用下,该类型节点的滞回曲线较为饱满,耗能能力强,具有良好的抗震性能。
关键词:钢框架组合节点;有限元分析;滞回曲线;承载力;损伤退化中图分类号:TU391 文献标志码:A 文章编号:1674-4764(2010)03-0001-07FEM Analysis on Cyclic Behavior of Steel Frame -Composite ConnectionsSHI Yo ng -jiu ,WANG Meng ,WAN G Yu an -qing ,SHI Gang(Department of Civ il Enginee ring ,T sing hua U nive rsity ,Beijing 100084,P .R .China )A bstract :T he capacity and stiffness of the steel frames are improved sig nificantly considering slab com po site effect w hich may cause bad effects on the seismic .Efficient and accurate FEM of ABAQ US w as pro po sed fo r numerical simulatio n .A nd the selectio n of elements type s ,the material stre ss -strain relationship and damage m odel w ere made a detailed description .No n -linear finite element mo del w as approved with existing steel frame -com po site co nnectio ns quasi -static test home and abroad .It is show n that the capacity o f this ty pe co nnections is improved by nearly 26%and the stiffness by 30%.A nd this ty pe o f connections have m ore full hy steretic curve with high ene rg y -consuming ability and good seismic performance .Key words :S teel Frame -Co mposite Co nnections ,finite element analy sis ,hy steretic curve ,bearing capacity ,damage deg radatio n 在多高层钢框架中最常用的刚性连接方式即为梁翼缘与柱焊接、梁腹板与柱上耳板用高强度螺栓连接。
新型方钢管混凝土柱梁节点有限元分析
钢梁 的 翼 缘 与隔 板 焊 接 连 接＿。 部 尺 寸 见 ｌ细 １
节点 详 图ｌ 手 工焊 条Ｅ ３ ， 。 ４ 型 摩擦 型高 强 螺
对 节 点 试 件 有 限 元 理 论 计 算 的 曲线 分
大 ， 限 元 理 论 分 析 的 屈 服 位 移 均 小 于 试 有 验 的 屈 服 位 移 ， 是 由于 一 般 情 况 下 试 验 这 的 绝 对 刚性 所 致 ， 论 曲线 没 有下 降 段 ， 理 试
２． 单调 加载 时 节点 非线 性有 限 元分 析 １
按 照 上 述 方 法 建 模 及 求 解 后 ， 节 点 中 的 支 座 、 端 支 承 达 不 到 理 论 分 析 中 的 对 粱
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验 中 因 加 载 后 期 焊缝 断 裂和 局部 屈 曲而 使 承载力下降 ， 曲线 有 下 降 段 。
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察 节 点 的 力学 性 能 。 ＡＮＳ 模 拟 单 调 加 载 作 用 时 ， 荷 载 ＹＳ 其 位 移 曲线 没 有 下 降 段 ， 主 要 是 由于 程 这
前 ， 钢 管混 凝土 柱 一 粱 外 隔板 型式 研 究 方 钢
凝 土 柱 梁 外 隔 板 连 接 节 点 ， 过 三维 非 线 通 性有 限 元 分 析 ， 证 其 良好 的 抗 震 性 能 。 验
文 章编 号 ： ６ ２ ３ ９ （ ０ ０ １ （） ０ ２ － １ １ ７ － ７ １２ １ ） １ ａ－ ０ ３ ０
方钢 管 混 凝土 结 构 不 仅 具 有 规 则 美观 程 》 采 用拟 静 力 试 验 方 案 ， 方 钢 管 混 凝 模 型 进 行 了 单 调 加 载 的 非 线 性 有 限 元 分 ， 对
腹板开孔型组合梁柱节点的研究
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图 ２ 节点 的塑性应变发展情况
图 ３ 实验现象
组合梁柱节点在梁腹板开孔后 ， 钢梁 的上翼缘 的塑性发展较慢 ， 塑性应变 区域非常小 ， 而下翼缘
组合梁柱节点试件的实验装置为 ： 组合梁与地 面垂直 ， 钢柱水平放置 ， 在钢柱的两个端头设置与
开 孑 削弱 ， Ｌ 次梁 与 柱 加劲 肋 焊 接 ， 合楼 板 与 钢梁 组
凝土的抗压性能， 使钢材与混凝土材料性能得到合
理 的利 用． 是组合楼 板使 组合 梁截 面受压 中和轴 但 上移 ， 以钢梁 的下翼 缘 应 力 要 比上 翼 缘 大很 多 ， 所 同时下翼 缘的 变形较 大 ， 合楼 板约束 组合梁 与钢 组 柱 连接节 点的变 形能 力 ， 得组合 节点 钢梁下 翼缘 使
的抗震 性能 ．
端施加 固定约束 ， 在主梁 的悬挑 端施加位移荷载 Ｄ． 组合梁 柱 节 点 的 有 限元 模 型 中 ， Ｓ ＬＤ ５ 用 Ｏ Ｉ４ 单元模 拟钢 结构部 分 （ 主次梁 、 等 ） 用 Ｓ ＬＤ ５ 柱 ； Ｏ Ｉ６ 单元模 拟混凝 土组 合板 ， 同时考虑 组合 板开裂 的影 响 ， 合 板 的 钢 筋 采 用 整 体 式 建 模 ； Ｂ Ａ ８ 组 用 Ｅ ＭＩ ８ 和 Ｃ Ｍ Ｉ３ Ｏ ＢＮ ９单元 模 拟抗 剪 连 接件 （ 钉 ） 用 ３ 栓 ， Ｄ 接触单 元 （ Ａ Ｇ １０和 Ｃ Ｎ Ａ１４ 模 拟 钢 梁 与 Ｔ Ｒ Ｅ７ Ｏ Ｔ ７）
２ 腹板 开孔 对 组 合 梁 柱 的 实 验分 析
有 限元 分析 中 已经证 明 了腹板 开孔 能 够使 组 合梁柱 节点 的塑 性 铰形 成 位 置 远 离 梁根 部 焊缝 连 接处 ， 能够形 成塑 性铰 ， 于抗震 性能较 好的节 点 ， 属
钢梁-钢筋混凝土柱节点抗震性能的有限元分析的开题报告
钢梁-钢筋混凝土柱节点抗震性能的有限元分析的开题报告一、选题背景和意义随着城市化的加速和建筑结构的高性能化要求，抗震性能已经成为建筑结构设计的重要指标之一。
钢梁-钢筋混凝土柱的组合结构因其高强度、低自重、易于施工等特点，受到了广泛的应用。
而在地震情况下，结构节点是容易受到破坏的重要部位。
因此，对钢梁-钢筋混凝土柱节点的抗震性能进行研究，对于指导建筑设计和工程施工具有重要的意义。
二、研究内容本文选取钢梁-钢筋混凝土柱节点为研究对象，通过有限元分析方法，对节点在静力和动力荷载下的受力特性进行模拟计算。
具体的研究内容包括：1.建立节点的有限元模型；2.模拟节点在不同荷载下的力学性能，比较节点在静力荷载和地震荷载下的受力特性的差异；3.分析节点内部的应力分布和变形情况，确定节点破坏的机理；4.将有限元分析的结果与设计规范进行对比和评估，验证节点的抗震性能。
三、研究方法本文采用ANSYS软件建立钢梁-钢筋混凝土柱节点的有限元模型，并应用该软件进行节点受力特性的模拟计算。
在模拟计算中，将节点设置为二维平面模型，采用非线性材料模型，考虑材料弹性、塑性和破坏等性质。
四、预期结论通过以上的研究内容和研究方法，预期能够得到以下结论：1. 钢梁-钢筋混凝土柱节点在地震荷载下易发生破坏；2. 节点内部应力分布和变形情况与节点破坏的机理有关；3. 通过有限元分析能够有效预测和评估节点的抗震性能。
五、参考文献1. 纪成林，李明豪. 钢梁-钢筋混凝土柱节点抗震性能的三维有限元分析[J]. 建筑结构，2017，47(2)：22-27.2. 牛凯，王振华. 常见节点抗震能力分析[J]. 结构工程师，2013，11(3)：12-18.3. 孙丽丹，史立军. 钢筋混凝土柱-钢梁节点的抗震性状分析[J]. 建筑科学与工程学报，2018，35(1)：51-56.。
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组合梁柱节点有限元分析研究
能优越、施工方便等特点。
本文建立了型钢混凝土节点的有限元模型，分析了混凝土本构模型、钢管与混凝土界面摩擦系数和几何非线性等对有限元分析结果的影响，验证了型钢混凝土构件有限元分析方法的正确性，为工程实际提供了参考。
关键词：型钢混凝土有限元非线性
1 前言
钢与混凝土组合结构是在钢结构和混凝土结构的基础上发展起来的一种组合结构，充分发挥了混凝土良好受压性能和钢材良好的受拉性能，使它们发挥各自的材料特性。
型钢混凝土结构利用了混凝土良好的耐腐蚀和防火性能、钢材的抗拉性能和混凝土的抗压性能，同时，外部混凝土的存在可以防止型钢的屈曲，型钢对混凝土的约束作用也会使混凝土的承载力提高。
因而一般具有承载力高，延性好，综合经济指标较高等优点[1]。
近年来，钢与混凝土组合结构得到了较为广泛的应用，并不断发展。
因此，对新型的钢一混凝土组合结构的研究及工程应用将是工程结构发展的一个主要方向。
2 有限元分析
计算机模拟分析是试验分析的补充，首先可以排除试验中各种随机因素的干扰，不仅可以给试验参数的选取、结果的分析等提供方便；并且计算机模拟可不受时间、场地等因素的限制，对各种不同参数的结构模型进行分析，因为减少了大量的现场试验工作而大大节省了科研费。