钢管高强混凝土梁柱节点的弹塑性分析

论文摘要

随着高层建筑的发展,钢管混凝土结构的应用越来越普及。钢管混凝土结构能够充分发挥钢管和混凝土两种材料的优点,且具有强度高、重量轻、抗震性能好等优点。节点的设计是钢管混凝土结构应用于高层建筑的关键。而目前对于钢管高强混凝土柱—变宽度钢筋混凝土梁节点的研究工作尚不完善,因此,本文在非线性弹塑性理论分析的基础上,对该节点的力学性能进行研究。 基于理论分析,本文主要对钢管高强混凝土柱—变宽度钢筋混凝土梁节点进行了三维有限元数值模拟计算。采用钢筋、钢管及混凝土分离计算模型,空间加载,结果给出了节点各部件的应力应变分布图,清晰地显示了梁柱节点力的传递路线、应力集中区域和最终破坏形态。文中提出了节点简单的计算方法且给出了合理的结论。研究表明该节点形式满足“强节点弱构件”的设计要求。论文的研究结果可以在一定程度上补充完善了钢管高强混凝土节点的研究方面的不足,为相关研究和设计人员提供参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 钢管混凝土结构的特点及其发展应用
• 1.1.1 钢管混凝土结构的特点
• 1.1.2 钢管混凝土结构的实际应用现状
• 1.1.3 钢管混凝土结构的研究现状
• 1.2 钢管混凝土节点的种类和研究现状
• 1.2.1 钢管混凝土节点的种类
• 1.2.2 钢管混凝土节点的研究现状
• 1.2.3 钢管混凝土节点研究存在的问题
• 1.3 本文所研究的内容
• 第二章 变宽度钢管高强混凝土节点的弹塑性分析
• 2.1 概述
• 2.2 材料的本构模型
• 2.2.1 钢材的本构模型
• 2.2.2 钢材的弹塑性矩阵
• 2.3 高强混凝土的弹塑性增量形式本构关系
• 2.3.1 高强混凝土的本构关系
• 2.3.2 混凝土材料的破坏准则
• 2.3.3 混凝土裂缝的处理
• 2.3.4 混凝土压碎后的应力处理
• 2.4 弹塑性问题的增量方程
• 2.5 非线性方程组的解法
• 第三章 钢管高强混凝土节点的有限元分析
• 3.1 前言
• 3.2 ANSYS简介
• 3.3 有限元法简介
• 3.4 钢管高强混凝土节点的有限元模型的建立
• 3.4.1 几何模型的建立
• 3.4.2 定义单元材料的特性
• 3.4.3 实体模型的网格划分
• 3.4.4 边界约束及加载
• 3.5 模型的求解
• 3.6 计算结果及后处理
• 3.6.1 第一荷载步计算结果
• 3.6.2 第二荷载步计算结果
• 3.7 节点设计的建议
• 3.7.1 节点抗弯计算的建议
• 3.7.2 节点抗剪计算的建议
• 3.7.3 构造要求的建议
• 第四章 结论
• 4.1 本文的主要结论
• 4.2 今后的工作展望
• 参考文献
• 感谢
• 攻读硕士学位期间的论文发表