基于Abaqus的L形钢管混凝土异形柱抗震性能研究

发布时间：2020-01-29 20:44

【摘要】：近年来,我国和国外学者对异形柱结构构件以及节点、框架的抗震性能、力学性能等有关内容实施了多方位研究。大量试验表明,钢筋混凝土异形柱由于截面高度增加,使名义剪跨比减小,再加上截面宽度减小,破坏时延性差,异形柱框架结构抗震能力降低。钢管混凝土承载力高、抗震性能优良、防火性能好,日渐成为建筑结构发展的一个方向。钢管混凝土组合异形柱,由圆钢管混凝土柱由下而上贯通,通过若干缀板连接构成柱子骨架,并在外部浇筑混凝土而形成,截面布置灵活,可以做到隐藏柱棱、扩大房屋使用面积等好处。这种结构的抗震性能、相关的构造与发展还有待进一步研究。利用ABAQUS对钢管混凝土组合L形柱节点进行有限元模拟,对节点模型在施加轴向压力的情况下施加水平单调荷载和往复荷载,设置不同轴压比、不同水平位移加载角度,得到了节点受力过程中的应变分布以及滞回曲线、骨架曲线,以分析钢管混凝土组合L形柱节点抗震性能。并对钢筋混凝土L形柱进行有限元模拟,通过应变分布、滞回曲线、骨架曲线,分析其抗震性能,与钢管混凝土L形柱做对比。结果表明,在极限破坏状态时,虽然钢管混凝土L形柱外围混凝土会发生较大范围的开裂与破碎,但设置在混凝土柱中钢管的塑性变形一直保持较小范围。钢管混凝土L形柱有可能承受更高的轴压比,其极限承载力提高,结构变形能力增强,结构耗能能力有所提高,抗震性能较好。钢筋混凝土L形柱可承受的轴压比较低,在极限破坏状态后,耗能性能不佳。
【图文】：

桁架,构件,单元,实体单元

方体抗压N/mm2弹性模量N/mm2泊松比单轴抗压强度 N/mm2单轴抗拉强度 N/mm2受压刚度恢复因子0 30000 0.2 20.1 2.01 0.9 元的选取与网格划分时不同的单元类型依据材料的物理属性和构件的几何特S 中常用的单元图例见图 5。其中，功能最强大、模拟范围最广。任意形式复杂、承受任意荷载的模型都可以用实体单元来模拟与实体单元的任意表面相连。壳单元适用于模拟某方向尺寸远小的构件。桁架单元一般用于模拟轴向受力的构件，只能模拟单向，而不能模拟构件的受弯情况；根据对构件压缩刚度的定义差别力等也可以用桁架单元来模拟；桁架单元还可以模拟其他单元中 ABAQUS/Standard 包含的桁架单元分为线性和二次桁S/Explicit 仅包含线性桁架单元。

滞回曲线,L形柱,钢管混凝土,几何模型

本章主要针一侧翼缘有梁的钢管混凝土 L 形柱节点进行数值模拟，利用ABAQUS 建立模型，对构件施加轴压力的同时施加单向单调水平加载和单向低周往复加载，在改变轴压比（即轴压力）的情况下，分析在给定约束和施加荷载情况下 L 形柱构件的破坏形态，通过后处理过程分析构件受力破坏情况和应变分布，绘制拟静力加载的荷载—位移滞回曲线，分析 L 形柱在不同轴压比情况下构件的承载力、滞回特性、延性、耗能性能等变化。并以轴压比为 0.5 时构件受往复加载的情况为例，说明模拟试件的受力机理与力学性能。3.1 几何模型根据对时间破坏关键位置的分析，试件最易发生破坏的位置为两柱节点，故 L形柱节点取异形柱框架中角柱的两个反弯点之间部分为分析对象。对 L 形柱节点施加单向荷载时的几何模型如图 9 所示。水平荷载方向与梁方向相同。
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU398.9;TU352.11

【参考文献】