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型钢混凝土异形柱的性能分析及优化

郝丽  
【摘要】:型钢混凝土异形柱由于在截面中配置了型钢,可使构件承载力、刚度大大提高,能够广泛应用于高层建筑结构。并且配置了型钢的混凝土异形柱具有很好的延性和耗能能力,适用于地震地区。型钢混凝土异形柱具有构件异形的截面特征,柱肢与填充墙等厚,较好的满足了现代社会对居住的要求,柱子不出现凸出的棱角,大大提高空间利用率,增大了房屋使用面积。型钢混凝土异形柱难以替代的优越性使其具有广大的发展空间。 ANSYS作为大型商业通用有限元分析程序,在前处理、建模求解能力、后处理及二次开发方面表现出强大的功能性。但是型钢混凝土的有限元分析还不完善,尤其是型钢混凝土异形柱这种截面形式不规则,配钢复杂,单元类型多的构件。本文提供了一种快速建立有限元模型的方法,以避免MESH过程中产生的单元不共用节点、划分网格错误等问题所带来的模型不收敛。型钢混凝土异形柱数值模拟结果与试验结果吻合较好,表明所建立的型钢混凝土结构ANSYS数值模拟技术合理、可行,可适用于基于ANSYS程序的型钢混凝土异形柱构件有限元数值模拟和受力性能分析。 采用ANSYS程序对78个型钢混凝土异形柱试件的受力性能进行非线性有限元数值分析,对型钢混凝土结构数值模拟中混凝土和钢材材料模型定义、使用技巧、有限元建模、钢筋单元生成及后处理等关键技术进行系统研究。通过控制轴压比、剪跨比、配钢形式、配钢量、加载方向等主要影响因素,对构件进行受力分析,并进行分类对比分析,得到一定的规律便于设计的优化。


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