国家自然科学基金(51268038)
- 作品数：25 被引量：138H指数：7
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- 相关机构：兰州理工大学教育部兰州工业学院更多>>
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- 基于OpenSees平台的钢管混凝土结构力学性能数值模拟被引量：3
- 2014年
- 基于非线性纤维梁-柱单元理论,以OpenSees为求解平台分别进行了钢管混凝土结构滞回曲线计算和弹塑性动力时程分析等数值模拟,计算结果与试验吻合良好。钢管内核心混凝土采用考虑钢管约束效应的应力—应变关系,钢材采用随动强化本构模型。在传统纤维模型法的基础上,通过直接在截面层次定义非线性剪切恢复力的方法建立了考虑非线性剪切效应的剪力墙结构数值模型,结果表明该模型能较好地模拟组合剪力墙的抗剪承载力、捏缩效应以及刚度退化等力学性能。对输入不同地震波下钢管混凝土框架体系的动力时程分析表明,基于OpenSees求解平台的非线性纤维模型法能够较好地模拟钢管混凝土框架结构的非线性动力特性。
- 王景玄王文达魏国强
- 关键词：OPENSEES钢管混凝土结构滞回曲线动力时程纤维模型
- 不同构造的圆钢管混凝土柱-H钢梁环板节点抗连续性倒塌性能分析被引量：5
- 2017年
- 使用有限元分析软件ABAQUS,模拟了中柱失效工况下圆钢管混凝土柱-H钢梁外环板式节点的连续性倒塌全过程,并认为环板、钢梁以及节点核心区三部分的构造变化会对节点连续性倒塌造成很大的影响。结果表明:节点环板外伸尺寸影响塑性铰的形成位置,但改变环板外伸尺寸对连续性倒塌性能提升不明显,故此在设计中选用哪种环板应充分考虑结构、工艺以及经济方面的需要。钢梁的构造影响着连续性倒塌工程中悬链线效应的发挥,抗连续性倒塌设计中建议使用扩翼式节点,不建议使用翼缘削弱式节点,而腹板开孔式节点可以在净空高度不够的情况下使用。节点核心区的构造方式会影响梁柱连接处焊缝的脆性破坏,设计时建议采用腋板加强式节点。对现有建筑进行抗倒塌加固时,建议焊接水平加劲肋或明牛腿,该方法可以大幅提升已有结构的抗连续性倒塌性能。
- 史艳莉李天昊王文达
- 关键词：钢管混凝土性能分析
- 采用静–动力转换方法的钢管混凝土框架受火倒塌非线性分析被引量：1
- 2017年
- 火灾引起结构倒塌不同于其他瞬时倒塌破坏(地震、冲击或者爆炸),倒塌全过程为准静态平衡和动态相结合的复杂过程。为研究局部火灾引起的钢管混凝土框架结构倒塌破坏机理和动力响应,基于ABAQUS预定场和重启动功能,采用静–动力转换分析方法进行某9层钢管混凝土空间框架结构体系的受火连续性倒塌非线性分析,研究该结构第6层角部开间受火场景下的倒塌破坏模态,分析梁、柱构件受火失效引起的空间框架全过程倒塌机理及整体结构产生动力效应的影响规律。框架梁柱构件均采用纤维梁单元,钢筋混凝土楼板采用分层壳单元,钢材和混凝土材性采用自定义开发的单轴本构材料模型。分析结果表明,静–动力转换方法可以较好地模拟结构受火倒塌全过程,节省计算时间,同时能够反映结构的动力特性。由空间框架倒塌全过程示意可知,角柱失效后触发结构发生局部连续倒塌破坏,倒塌临界时间为253 min(4.2 h),结构整体的耐火时间远大于单个构件的耐火要求。火灾引起结构的局部倒塌全过程分为5个阶段:受火初期膨胀阶段、局部屈曲阶段、短暂平衡阶段、卸载阶段和局部倒塌破坏阶段;前4个阶段为长持时的准静态分析,第5阶段为非线性动力问题。此外,受火区域竖向构件失效后,其卸载传力路径遵循就近原则。
- 王景玄王文达李华伟
- 关键词：钢管混凝土连续倒塌火灾响应纤维模型
- 钢管混凝土框架-核心筒混合结构连续倒塌非线性动力分析被引量：1
- 2019年
- 为研究钢管混凝土框架-核心筒混合结构在局部构件失效后的连续倒塌机制,基于ABAQUS纤维梁单元和分层壳单元,采用课题组开发的材料本构子程序iFiberLUT,进行了一栋33层钢管混凝土框架-核心筒混合结构在1、17、33层柱和核心筒墙体失效工况下的连续倒塌非线性动力分析,研究了典型柱和剪力墙失效后剩余结构的抗连续倒塌机制。结果表明:33层构件失效时上部节点位移反应最大,17层次之,1层最小,相比核心筒墙体失效,柱失效时上部节点竖向位移更大,震荡更明显;各工况作用对核心筒影响均较小,且核心筒的存在增强了楼板的薄膜效应,提高了结构抗倒塌能力,失效位置距核心筒越近提高越显著;典型构件失效后结构的传力路径遵循“就近原则”向周围构件传递,楼板和核心筒有力的提高了结构的冗余传递路径和整体性。
- 魏国强郑龙王文达宋子龙
- 关键词：钢管混凝土框架-核心筒纤维梁单元连续倒塌
- 带内隔板的方钢管混凝土柱-翼缘削弱型钢梁节点抗震性能研究被引量：2
- 2017年
- 梁柱节点作为结构受力的关键部件,对结构体系的受力和抗震性能至关重要。在合理选取混凝土及钢材材料模型的基础上,本文采用ABAQUS有限元软件建立了方钢管混凝土柱-翼缘削弱型钢梁(RBS)内隔板式节点数值分析模型,分别进行了单调加载和往复加载下滞回性能的数值模拟,并将有限元模型计算结果与已有试验结果进行了对比,总体上吻合良好。基于此数值模型,对该类节点在低周往复荷载作用下的滞回性能进行了分析对比,并研究了翼缘削弱深度对RBS节点抗震性能的影响。结果表明,对梁翼缘进行削弱,不仅符合"强柱弱梁"的设计要求,还能明显改善普通钢管混凝土柱-钢梁内隔板式节点的延性,提高其抗震性能。并根据计算结果,本文对翼缘削弱深度的取值给出了初步建议。
- 史艳莉毛文婧黄秋秋王文达
- 关键词：钢管混凝土延性
- 圆钢管混凝土柱-H钢梁内隔板式节点抗连续倒塌机理研究被引量：10
- 2016年
- 为研究圆钢管混凝土柱-H钢梁内隔板式节点抗连续倒塌工作机理,以中柱失效工况下的节点作为研究对象,采用ABAQUS建立了双半跨单柱型梁柱节点模型,在节点柱顶端进行位移加载,得到了节点的承载力曲线、破坏形态以及抗力机制曲线等,在此基础上对影响组合节点抗倒塌承载力的8个关键性参数进行分析,包括钢梁强度、钢管强度、混凝土强度、内隔板强度、柱含钢率、内隔板厚度、内隔板宽度以及跨高比。结果表明,内隔板式节点破坏是从梁机制阶段到悬链线机制阶段再到破坏阶段的发展过程;对节点参数分析可知增大钢梁强度和减小跨高比可显著的提高节点倒塌抗力,增大内隔板的强度、宽度和厚度节点倒塌抗力略有降低,其它参数影响不明显。
- 史艳莉石晓飞王文达王景玄李华伟
- 关键词：内隔板式节点连续倒塌有限元分析
- 穿心构造的钢管混凝土柱–钢梁节点抗连续性倒塌性能分析与评估被引量：3
- 2018年
- 火灾、爆炸、撞击等突发事件可能造成建筑物发生连续性倒塌,二十世纪以来,随着国际上恐怖活动逐年增多,各国专家学者开始重视建筑防倒塌规范的制定和结构抗连续性倒塌性能的研究。目前,钢管混凝土柱–钢梁外环板式节点已被广泛应用于工程实例中,但其因在钢管外壁焊接外加强环板占用大量建筑空间,影响建筑物使用功能,而钢管混凝土柱–钢梁穿心式节点即钢梁整体或部分穿过钢管及钢管内填充的混凝土,大大节省建筑使用空间。为研究穿心型钢管混凝土柱–钢梁节点在连续性倒塌工况下的机制,利用ABAQUS有限元软件建立5个穿心构造的钢管混凝土柱–钢梁节点及1个全焊接节点模型,考察节点在连续倒塌工况下的抗力机制、变形模式及内力变化,并评估其节点的抗连续倒塌能力。结果表明:穿心型钢管混凝土柱–钢梁节点的连续倒塌破坏模式可分为钢梁倒塌破坏模式和柱壁倒塌破坏模式两种类型,柱壁倒塌破坏虽有更好的延性及承载力,但钢管壁鼓曲具有不稳定性。节点的竖向承载力主要由抗弯机制及悬链线机制提供,其中抗弯机制提供前期抗力,悬链线机制决定后期极限承载力。新型穿心构造的钢管混凝土柱–钢梁节点具有良好的抗连续倒塌能力,其节点抗连续倒塌性能评估指标高于其余钢梁倒塌破坏节点。
- 王文达郑龙魏国强
- 钢管混凝土柱-钢梁穿心螺栓外伸端板式节点抗连续倒塌性能研究被引量：15
- 2019年
- 针对钢管混凝土柱-钢梁穿心螺栓外伸端板式节点进行抗连续倒塌单调加载试验,考察节点在连续倒塌工况下的整体变形、破坏形态、节点抗力以及关键截面应变发展等,并建立穿心螺栓外伸端板式节点有限元模型,进行节点失效模式、节点核心区应力及抗力机制分析。结果表明,钢管混凝土柱-钢梁穿心螺栓外伸端板式节点在连续倒塌工况下主要经历4个阶段,即梁机制阶段、混合机制阶段、悬链线机制阶段及破坏阶段;节点抗倒塌承载力由节点抗弯能力和抗拉能力提供,其中抗拉能力对节点抗连续倒塌能力贡献远超于抗弯能力;节点的倒塌破坏一般发生在钢梁与外伸端板连接处,裂缝贯穿下翼缘后迅速延伸至钢梁腹板;形心轴下方穿心螺栓群拉应力持续增大,形心轴上方穿心螺栓群在加载初期拉应力较小,随着竖向位移的增大其拉应力逐渐增大;外伸端板应力主要集中在螺栓孔周围,随着竖向位移增大形心轴上方应力集中区面积减小,形心轴下方应力增大。
- 郑龙王文达李华伟李天昊
- 关键词：钢管混凝土柱-钢梁
- 考虑火灾全过程的钢管混凝土平面框架受力性能分析被引量：2
- 2014年
- 为系统研究钢管混凝土结构的抗火性能,在合理选取钢管与混凝土热力本构模型以及边界条件等基础上,基于ABAQUS软件建立了钢管混凝土柱-组合梁平面框架的热传分析模型和考虑火灾全过程作用的热力耦合数值模型,并与已有试验数据对比验证。在此基础上进行了考虑升降温与外荷载共同作用下框架水平荷载(P)-水平位移(Δ)曲线计算和参数分析,火灾升降温曲线选取ISO-834标准曲线。结果表明:由于火灾作用使得框架的水平极限承载力和初始刚度均有所降低,柱顶轴向压缩量在火灾降温过程中有所减小;柱火灾荷载比、防火保护层厚度以及柱长细比对框架P-Δ曲线形状影响较显著。
- 王景玄王文达
- 关键词：钢管混凝土有限元法火灾全过程力学性能
- 方钢管混凝土柱-外环板式组合梁节点抗连续性倒塌性能分析被引量：6
- 2017年
- 以中柱失效工况下的方钢管混凝土柱-外环板式组合梁节点为研究对象,采用ABAQUS分析其抗连续性倒塌全过程工作机理,计算荷载-位移曲线、节点破坏形态等,分析了楼板在组合节点连续性倒塌过程中的作用,并对影响组合节点抗连续性倒塌性能关键参数进行分析。结果表明:该类组合节点倒塌大致分为弹性阶段、弹塑性阶段、拱效应阶段、塑性阶段、混合机制阶段、悬链线效应阶段。楼板的拱效应可提升节点初期承载力,同时钢筋的拉结作用可以增强节点悬链线效应,但拉结作用的发挥与抗剪连接件有关,因此在设计施工中应重视楼板与钢梁连接的设计,确保其连接可靠,并更好地利用楼板的拱效应与悬链线效应。通过参数分析可知,增加钢梁强度与钢梁翼缘、腹板的厚度可以显著提高组合节点抗连续性倒塌性能。楼板混凝土强度的增加仅提高节点倒塌初期的承载力。
- 李天昊王文达王景玄
- 关键词：钢管混凝土组合梁
