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钢结构损伤的数值模拟研究彭成波【摘要】基于钢结构损伤的本构模型及损伤演化,对其在数值计算中的实现给出了简便的方法.通过一个节点实例的对比计算表明:损伤的存在将加速节点刚度的退化,降低节点的承载力,更符合材料真实特性.为更真实地描述钢结构的弹塑性反应分析,需考虑材料损伤累积效应对结构的影响.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2019(035)002【总页数】5页(P118-122)【关键词】钢结构损伤;梁柱节点;损伤演化【作者】彭成波【作者单位】中建八局钢结构工程公司,上海200125【正文语种】中文0 引言工程中金属结构在荷载的循环作用下,材料中的微裂纹、微空洞、剪切带等细观损伤萌生、汇合、扩展,从而形成损伤的动态演化,进而影响结构的性能。
损伤的演化是一个复杂的过程,受到较多方面因素的影响,尤其是对材料和构件静力强度影响很小的因素,对损伤的演化仍会有一定影响。
Kachanov和Raboinov描述了材料中复杂的损伤演化过程,通过定义一个连续性变量来表征,这个连续性变量就是损伤变量,并且建立了损伤本构方程,这为以后的研究奠定了理论基础,后来李红孝在此基础之上更加明确的定义了损伤概念[1]。
Chow和Wang[2]在塑性耗散势函数中用有效应力张量替代原Cauchy应力张量,根据正交法则,得到各向异性塑性本构方程,并由损伤耗散势函数提出了损伤演化模型。
沈祖炎等[3-5]提出了钢材在反复荷载作用下的损伤累积力学模型,并在分析高层钢结构的地震作用时将损伤及其累积效应考虑进去。
为了能够更真实地描述钢结构经受循环荷载作用时的弹塑性反应分析,需考虑材料损伤累积效应对结构的影响。
钢结构的损伤演化具有很大的复杂性,确定其演化规律更是极其困难,找出适用于工程实际应用的简便方法是亟待解决的问题。
本文介绍了钢材的损伤演化规律及在ABAQUS软件中钢材损伤如何通过简便方法的实现,并对某一钢结构梁柱节点进行数值分析,研究损伤对钢结构性能的影响,从而为损伤在工程中的应用提供参考。
钢结构框架梁柱节点性能分析摘要：钢结构框架梁柱节点施工是提升建筑抗震性的主要工序，因此应优化梁柱节点的质量。
本文通过概述钢结构框架梁柱节点内容，围绕有限元模型、载荷等方面研究钢结构框架梁柱节点性能，分析多种要素对于节点性能的影响，为优化节点质量提供参考意见，提升建筑工程整体质量，突出项目结构的抗震性能。
关键词：建筑工程；钢结构框架；梁柱节点前言：钢结构具有韧性塑性强、重量轻、制造简便的优势，该模式在建筑工程中的应用可以缩短施工周期、提升抗震性能。
其中梁、柱节点是框架关键连接位置，其性能会决定框架结构在载荷基础下的整体性。
因此，有必要深入分析钢结构框架梁柱节点的实际性能，实现构件和节点的标准化设计，优化节点性能。
1钢结构框架梁柱节点概述1.1刚性连接模式其一，全焊连接。
借助融透的方式焊接梁上下翼，通过双面胶焊接腹板。
上述连接模式对于焊接技术要求较高，若操作失误会导致应力集中，对施工结构受到影响。
其二，全栓焊接。
借助T型钢，使用高强螺栓连接梁翼和柱翼，不会产生三向应力和残余应力。
其三，混合连接。
该模式包含两方面内容：一方面是利用融透焊接梁上下翼，并通过大刚度角钢连接高强螺栓，借助剪力板连接柱翼和高强螺栓。
多层钢结构中主要利用刚性连接梁柱，通过柱贯通方式连接框架柱和梁。
针对抗震部分，应确保梁翼缘厚度和加劲肋相同。
若属于非抗震区域，加劲肋的厚度应≥梁翼缘厚度的1/2，满足板件的实际宽厚比值，防止连接节点受到破坏。
1.2柔性连接模式柔性连接又称为铰接连接，在梁侧无线位移，不过可以进行自由的转动。
该模式包含承托、端板以及角钢三方面。
其中，角钢主要连接柱和梁腹板，可以借助连接板替代角钢。
端板连接模式和角钢相同，但不可替代。
利用承托连接模式连接柱的腹板时，主要将厚板当作承托构件，防止柱腹板弯矩较大，确保偏心力矩传输至柱翼位置。
2钢结构框架梁柱节点性能研究2.1构建有限元模型本课题主要借助有限元软件，依据相关学者关于连接节点的研究内容，构建建筑工程中钢框架梁的非线性节点有限元模型，分析其中力学性能的差异性，为后续工程梁柱节点连接模式提供新思路[1]。
型钢混凝土异形柱及其框架的地震损伤性能研究型钢混凝土异形柱及其框架的地震损伤性能研究地震是一种严重威胁现代都市化建设的自然灾害。
在地震中，结构的柱子和框架是最容易遭受损坏的部分。
因此，研究型钢混凝土异形柱及其框架的地震损伤性能对于提高结构的抗震能力和防灾减灾具有重要意义。
本文将探讨型钢混凝土异形柱及其框架的地震损伤性能，并就如何改善其抗震性能提出建议。
首先，我们需要了解型钢混凝土异形柱及其框架的基本特点。
型钢混凝土异形柱是一种由型钢和混凝土构成的复合结构，具有较高的刚度和强度。
与传统的钢筋混凝土柱相比，型钢混凝土柱的横截面形状更为复杂，可以根据实际工程需求设计各种异形形状。
型钢混凝土柱与钢筋混凝土柱相比，具有更好的抗震性能。
其次，我们需要了解型钢混凝土异形柱在地震中的损伤特点。
地震荷载会导致结构的变形和应力集中，从而引起结构的损伤和破坏。
型钢混凝土异形柱在地震荷载作用下，主要表现为两种类型的损伤：弯曲破坏和剪切破坏。
弯曲破坏主要发生在柱子的边缘区域，而剪切破坏则主要发生在柱子的腹部和节点区域。
为了提高型钢混凝土异形柱的地震抗震能力，我们可以采取以下几种措施。
首先，合理设置柱子的剪力加强措施，如设置纵向钢筋、剪力墙和钢管混凝土柱。
这样可以增加柱子的刚度和强度，提高其抗震能力。
其次，加强柱子与梁、板连接的节点，提高节点的刚度和强度。
这样可以增加柱子与梁、板之间的刚度和强度传递，减小节点的变形和应力集中。
最后，进行充分的抗震分析和设计，根据地震荷载和结构性能需求，合理选取材料和构造形式，确保结构的安全和稳定。
在进行型钢混凝土异形柱及其框架的地震损伤性能研究时，我们还需要考虑其他因素。
例如，地震的频率和振幅、地质条件、结构的初始状态和使用环境等都会对结构的地震损伤性能产生影响。
因此，在研究中需要进行充分的实验和分析，综合考虑各种因素的综合影响。
综上所述，型钢混凝土异形柱及其框架的地震损伤性能研究是一项具有重要意义的工作。
高层钢结构梁柱焊接节点抗震性能的分析摘要：对于高层钢结构来说，除了本身需要注意的建筑自重、活荷载等信息外，风荷载和地震荷载对建筑物的影响变得更加突出。
目前我国钢结构梁柱节点多采用焊接节点，焊接连接具有用料经济、构造简单、刚度大等优点。
在建筑设计中，研究高层钢结构的整体抗震性能和梁柱焊接节点的抗震性能变得尤为重要。
本文针对高层钢结构梁柱焊接节点的抗震性能，展开了一系列的深入研究，并就其抗震性能的提高措施给出了一些建议。
关键词：高层；钢结构；梁；柱；焊接节点；抗震性能1虚拟工程本文主要研究高层钢结构梁柱焊接节点的抗震性能，选取某高层钢框架支撑结构。
工程概况为地下一层，地上十七层。
该工程平面形状规则，竖向构件柱地上部分采用箱型截面钢，地下部分采用型钢混凝土，水平构件梁采用H型截面钢，节点采用梁柱焊接节点。
为优化建筑抗震性能，除设置普通钢支撑外，该工程还增设了防屈曲约束支撑。
由于该工程嵌固层位于地下室一层顶板位置，考虑到地下部分受到土层约束作用的影响，故进行有限元分析时，仅针对该工程地上部分进行多遇地震下的强度验算和罕遇地震下的地震弹塑性响应分析，来研究其抗震性能指标。
该工程位于江苏省，抗震设防烈度8度（0.30g）。
该工程中，型钢梁、柱、普通钢支撑和防屈曲约束支撑的钢材强度等级均为Q345B，该钢材材料强度按规范值取用设置。
2有限元模型结合本工程概况，采用SAP2000有限元分析软件进行模型建立，梁、板、柱、普通钢支撑和防屈曲约束支撑等构件截面均按照实际尺寸建模，并采用P-M2-M3铰、P-M3铰模拟柱端、梁端塑性铰。
经核对，软件精确度符合要求。
经SAP2000软件分析计算，多遇地震下结构强度验算符合要求；罕遇地震下的结构弹塑性时程分析表明，薄弱部位的弹塑性变形验算符合规范要求，表明结构布局规则，布置合理，抗震性能良好。
安全的构件需具有一定的强度、刚度和稳定性，同样，抗震性能好的结构也需要具备一定的承载能力、变形能力和稳定性能。
