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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。
·结构·抗震·文章编号：1009-6825（2012）34-0036-03钢刚架梁柱端板胶接连接节点试验研究★收稿日期：2012-09-24★：浙江省大学生科技创新项目（项目编号：2011R420016）作者简介：赵勤永（1991-），男，在读本科生；邢丽（1976-），女，博士，副教授；张建栋（1992-），男，在读本科生赵勤永邢丽*张建栋（浙江树人大学城建学院，浙江杭州310015）摘要：梁柱端板连接中为防止柱翼缘冲切破坏，提出一种柱翼缘局部外粘薄钢板加厚的新颖连接方式，并采用试验方法进行了详细的分析。
试验结果表明，钢板用胶接剂粘结后，在胶层开裂前可以起到复合作用共同工作，胶层局部开裂后只影响开裂位置局部性能，不会影响整个胶接钢板的复合作用，只有裂缝从上到下全部贯通后，胶接复合作用才失效。
关键词：刚架，端板连接，胶接，试验研究中图分类号：TU391文献标识码：A0引言在梁柱端板连接中，柱翼缘厚度相对端板厚度要薄很多，柱腹板有加劲肋时，螺帽外边缘到柱腹板及加劲肋的距离很小，翼缘受到较强的约束作用，其破坏主要为螺栓孔周围发生冲切破坏。
为防止发生这一破坏形式，我国门式刚架技术规程［4］规定翼缘厚度必须与端板厚度相同，为满足这一要求，门式刚架设计中的通常做法是将端板高度范围内的柱翼缘局部加厚，其他部分柱翼缘不变，如图1a ）所示。
这种做法一方面增加了制作工作量，另一方面柱翼缘在节点区断开，薄翼缘和厚翼缘用焊缝对接连接，全融透焊缝会影响到附近钢材的材料特性（如使其变脆），而且在这一部位容易产生应力集中，造成这一部位受力不利。
针对这一情况，本文提出一种胶合加强方式，如图1b ）所示。
a ）原梁柱节点连接方式b ）胶合加强梁柱节点连接方式42351t 1t 1t 注：1—H 型钢柱；2—加厚翼缘板；3—钢梁；4—高强度螺栓；5—对接焊缝12453t 1t 1t 2注：1—H 型钢柱；2—粘贴钢板，t 1+t 2≥t ；3—钢梁；4—高强度螺栓；5—胶接层图1节点连接方式所谓的胶合加强是指在焊接H 型钢柱或H 型钢柱的翼缘板上用结构胶粘贴相应厚度的钢板，使粘贴钢板与原柱翼缘板复合后共同作用，达到满足连接节点强度的要求。
第51卷第2期2021年1月下建筑结构Building StructureVol．51No．2Jan．2021DOI :10.19701/j．jzjg．2021.02.011*国家自然科学基金项目(51408485)，陕西省住房城乡建设科学技术计划项目(2015-K129)，西安理工大学青年科技新星基金项目，西安理工大学科学研究计划项目(2016CX028)。
作者简介:马辉，博士，副教授，Email :mahuiwell@163．com 。
型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架节点受力性能非线性分析*马辉，贾梦璐，孙书伟，刘云贺，董静(西安理工大学土木建筑工程学院，西安710048)［摘要］在型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架节点拟静力试验基础上，采用ABAQUS 有限元软件建立了组合框架节点的数值计算模型，对该组合框架节点在水平荷载作用下的受力非线性行为进行了有限元分析，获取了组合框架节点的破坏过程、破坏形态、应力云图、荷载-位移曲线及荷载特征值，并对节点的承载力计算值与试验值进行了比较，验证了有限元计算模型的合理性，进而分析了有限元拓展参数对组合框架节点受力性能的影响规律。
结果表明:有限元计算结果与试验结果吻合较好，该有限元模型能较好地模拟该组合框架节点在水平荷载作用下的受力性能;另外，提高再生混凝土强度或者箍筋强度对组合框架节点的抗剪承载力是有利的，但节点的延性变形能力有所降低;组合框架节点的抗剪承载力随着型钢强度的提高而显著增加，但节点的变形能力变化不大;增加体积配箍率或型钢配钢率可以明显提高组合框架节点的抗剪承载力和变形能力。
［关键词］型钢再生混凝土柱;钢梁;框架节点;体积配箍率;非线性分析中图分类号:TU398+．9文献标识码:A 文章编号:1002-848X (2021)02-0064-07［引用本文］马辉，贾梦璐，孙书伟，等．型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架节点受力性能非线性分析［J ］．建筑结构，2021，51(2):64-70．MA Hui ，JIA Menglu ，SUN Shuwei et al．Nonlinear finite element analysis on steel reinforced recycled concrete columns-steel beams frame composite joints ［J ］．Building Structure ，2021，51(2):64-70．Nonlinear finite element analysis on steel reinforced recycled concrete columns-steel beams framecomposite jointsMA Hui ，JIA Menglu ，SUN Shuwei ，LIU Yunhe ，DONG Jing(School of Civil Engineering and Architecture ，Xi'an University of Technology ，Xi'an 710048，China )Abstract :Based on the quasi-static test of steel reinforced recycled concrete column-steel beam frame composite joints ，a numerical calculation model of composite frame joints was established by using ABAQUS finite element software ，and finite element analysis was carried out on the nonlinear behavior of the joint under horizontal load．Besides ，the failure process ，failure pattern ，stress nephogram ，load-displacement curve and load characteristic values of joint specimens were obtained．The calculated value of the bearing capacity of the joint was compared with the experimental value ，and the rationality of the finite element model was verified．Finally ，the influence rule of finite element expansion parameters on the mechanical behavior of the composite frame joints was analyzed．The analysis results show that the finite element results agree well with the experimental results ，and the finite element model can well simulate mechanical performance of the composite frame joints under horizontal load．In addition ，increasing the strength of recycled concrete or stirrup is beneficial to the shear capacity of composite frame joints ，but the ductility deformation capacity of joints is reduced．The shear capacity of composite frame joints increases significantly with the increase of section steel strength ，but the deformation capacity of composite frame joints has a little change．Increasing volume-stirrup ratio or steel ratio can obviously improve the shear capacity and deformation capacity of composite frame joints．Keywords :steel reinforce recycled concrete column ;steel beam ;frame joints ;volume-stirrup ratio ;nonlinear analysis0引言钢与再生混凝土组合结构不仅充分利用了组合结构的优势，同时解决了不可再生资源的浪费及生态环境的破坏等问题［1-3］，对于我国经济的可持续发展和推动绿色建筑结构的应用具有积极意义［4-5］。
谈钢结构梁柱节点的破坏原因
提出了修复和加固措施。
关键词：钢结构，梁柱节点，破坏原因，修复，加固。
一、梁柱节点破坏的原因分析
1 受力性能分析
在《高层建筑民用钢结构技术规程》中规定：当框架梁与柱翼缘刚性连接时，梁翼缘与柱应该采用全熔透焊缝连接，梁腹板与柱宜采用高强螺栓摩擦型连接，并且在柱上对应于梁翼缘的位置应该设置腹板加劲肋。
这种形式的节点受力主要是梁翼缘承受弯矩作用而高强螺栓承受剪力作用，《规程》中规定需要验算的有梁与柱的连接在弯矩和剪力作用下的承载力，在梁上下翼缘标高处设置水平加劲肋或隔板的厚度，以及节点域的抗剪强度。
2 破坏原因分析
（1）对材料性能的认识
在一般荷载作用下，钢结构是具有很好的受力性能的。
但是在如地震等特殊荷载的作用下，则要求钢材具有很好的延性。
而钢材在三向受拉的情况下由于无法形成侧向收缩或者剪切滑移变形，就会在没有明显屈服的时发生脆性破坏。
特别是在梁柱翼缘焊接接头的部位，由于全熔透焊接的约束较大以及残余应力的影响，钢材处于三向应力状态，在反复荷载很容易出现脆断或裂缝的现象。
在日本的阪神地震中就出现过箱形截面柱断裂的情况，特别是在大截面的构件中，由于其延性比小截面。
钢框架结构梁柱节点连接设计方法分析梁柱节点的连接设计方法对于建筑物的安全起着十分重要的关键性作用，梁柱结点既是梁与梁交叉的受力结点也是梁与柱连接的受力结点，这个结点既是钢框架结构中的受力枢纽也是钢框架结构中的传力枢纽。
梁柱节点在传统上一般采用螺栓锁紧、焊接、螺焊混合等连接方法。
1概述钢框架结构在重量、韧性、安装周期、规模化生产、操作简易便捷等方面都优于钢筋混凝土框架结构框架，而且使用寿命也要长出许多，并且由于钢结构的坚固性与构件连接的多种选择性使得整座建筑的抗震性能与美观性方面都得到了加强。
正是由于上述的这些优点，钢框架结构在近年来得到了长足的发展。
梁柱节点是钢结构框设计之中的一个留给设计人员的最难抉择的关键点，几乎每一位设计师在处理这个关键部位时都会深思熟虑一番，因为梁柱节点是钢框架结构工程设计成败的关键所在。
钢结构框梁柱节点可以采用的连接方式为下述几种：1.1刚性连接这种连接方式可以获得最高的强度与刚度；1.2铰接连接这类连接方式可以获得最大的柔性；1.3半刚性连接这种连接方式所获得的刚性与柔性均介于上述两者之间。
国内外的许多建筑工程专家们仍然在继续着对梁柱节点连接设计的研究与探索，相信在不远的将来更好的连接方法，更快速的施工方式都将随着新的创意、新的材料的出现而出现。
在我国目前的建筑设计来看，无论是工业建、构筑物还是商业建筑物，抑或是民用建筑都越来越多的开始倾向于采用钢结构的半刚性连接，具体选择何种结构这是由其综合评估方面的考量所决定的。
在实际施工过程中，采用半刚性接的方式可以加快施工进程，并且在施工过程中还省去了焊接的操作，铰接的连接方式也提高了构件标准化的进程。
工商业建筑的刚性连接是考虑到所受的荷载较大。
2各种连接形式特点上述的三种连接方式各有其特点，可是这些连接形式最终还要归结为下述的连接办法：2.1普通螺栓及高强度螺栓连接2.1.1通俗螺栓钢结构连接用的螺栓共分为10余个等级，分别为 3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等级。
钢框架结构梁柱节点联接设计方法分析摘要：近年来，钢结构由于重量轻、韧性好、制造和生产简便等特点，得到了飞速的发展。
钢框架无论在公用建筑还是民用建筑上都受到广泛的应用。
在建筑设计中，梁与柱的联接点设计环节具有重要的地位。
从目前来看，钢框架结构梁柱节点联接设计方式有三种，分别是螺栓联接、栓焊混合联接和全焊型联接。
本文从钢铁结构入手，对这三种设计方法进行探讨和分析，旨在使钢框架结构梁柱节点联接设计技术得到提高和创新，从而更好的为建筑设计服务。
关键词：钢框架；梁柱节点；联接设计前言钢铁在现代建筑中得到了广泛应用，特别是在20世纪后期，钢的产量大幅度的增加，钢的结构也相应的扩展了应用领域。
虽然，钢结构在我国因为一些条件受到限制，可能在应用上还有一定的发展空间。
但是，我国现在产钢量已位居世界首位，这必然会给钢制的结构带来更加广阔的的发展前景。
梁和柱之间的节点是钢框架结构中的关键部位，它们之间的联接性直接影响到整个建筑物的承重能力，特别是在抗震中占据非常重要的地位。
所以，钢框架结构梁柱节点联接设计技术得到提高和创新是确保现代建筑业长远发展的基石。
1 螺栓联接1.1 螺栓联接形式的种类及其各自的特点从目前建筑梁柱联接点来看，螺栓联接形式主要分为普通螺栓和高强度螺栓。
（1）普通螺栓主要分为A、B、C三个等级，它们的材质主要是由低碳钢或Q235钢构成的，形状上，直径有16mm、18mm、20mm、22mm和24mm。
C级螺栓主要用于两种情况：一种是应用于不直接承受动力负荷结构中的次要联接，另一种是用于安临时固定或者可拆卸结构的联接。
（2）高强度螺栓，它在我国有两种联接副：扭剪型高强度螺栓联接副和大六角头高强度螺栓联接副。
这两种在使用性能上差不多，在应用上可以互换。
通过抗剪联接，根据受力特性的不同，我们又可以把高强度螺栓分为：摩擦型高强度螺栓和承压型高强度螺栓。
摩擦型高强度螺栓一般出现在柱梁联接中的重要部分和承受动力负荷很大的结构，以及可能出现的反向内力部分的联接。
狗骨式钢结构梁柱节点的冲击荷载试验研究和有限元分析王海涛;张素清;霍静思【摘要】设计采用FEMA标准过焊孔构造的2个削弱型狗骨式全焊连接的钢结构梁柱节点试件,对试件施加落锤冲击荷载来模拟结构的动态倒塌效应,考察狗骨式节点削弱程度对钢框架梁柱节点抗冲击性能的影响.通过试验获得节点试件的破坏形态及其冲击荷载和位移时程曲线,分析试件冲击过程动态响应规律以及节点动态转角和耗能能力.试验结果表明:节点试件的主要破坏形态是钢梁塑性铰截面上翼缘屈服的面外变形和腹板扭曲变形;2个节点试件均具有良好的抗冲击转动能力,其最大转角均远远超过FEMA350标准抗震设计的转角限值(θ=0.077 rad)要求;削弱型狗骨式全焊连接节点相对普通全焊接节点的耗能能力和延性均明显提高.采用ABAQUS软件建立了狗骨式梁柱节点子结构的有限元分析模型,通过分析狗骨式梁柱节点在冲击作用下内力发展规律可知,狗骨式节点设计有助于构件向悬链线效应转换.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2018(037)011【总页数】8页(P107-114)【关键词】钢框架梁柱节点;狗骨式;动力性能;延性;有限元;内力分析【作者】王海涛;张素清;霍静思【作者单位】湖南大学教育部建筑安全与节能重点实验室,长沙410082;湖南大学教育部建筑安全与节能重点实验室,长沙410082;湖南大学教育部建筑安全与节能重点实验室,长沙410082;华侨大学土木工程学院,福建厦门361021【正文语种】中文【中图分类】TU39220世纪90年代，在相继发生的美国北岭地震和日本神户地震中，钢结构的梁柱节点破坏大部分是梁柱连接处的梁下翼缘坡口焊根部产生裂纹所引起的脆性破坏[1]。
为了改善钢结构梁柱节点的抗震延性，国内外学者提出了诸多关于节点延性设计方法，如通过改变塑性铰在节点核心区出现的位置或对钢梁过焊孔的局部构造进行改良设计等，而“强节点，弱构件”抗震理念就可以通过改变塑性铰出现的位置来实现。
