混凝土梁柱节点有限元分析

《混凝土梁柱节点有限元分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第2卷第2期Vo1．2No．22010年6月Jun．2010目匕凝土梁柱节_rol，占■'’有限元分析(北京市东城区『主房及城市建设委员会，北京100011)【摘要】本文采用有限元分析软件ANSYS对钢筋混凝土梁一柱节点进行数值分析?首先通过建立两种有限元模型对节点进行了模拟，然后对建立的两种模型的模拟结果进行比较，以验证运用ANSYS进行模拟的结果是否正确可行，最后对出现的差别进行分析：结果表明：碳纤维加固梁一柱节点采用ANSYS软件进行模拟分析研究是可行的，其结果可以广泛应用到实际设计中【关键词】钢筋

2、混凝土；有限元分析；梁一柱节点【中图分类号】TU375；TU3l1．41【支献标志码】A【文章编号】1674—7461(2010)02—0078—05元节点问用连接单元连接。钢筋混凝土结构建模1模型的建立一般采用“由上至下”的建模方法。综合考虑以上主要因素，本次在建模时先总体建立体单元，然后本文刈碳纤维加固钢筋混凝土梁一柱节点进运用工作平面进行布尔运算。具体模型如图1行分析，采用ANSYS模拟混凝土结构的开裂、压溃。所示研究发现，很多因素影响到分析的收敛与否，如单元类型的选取，单元尺寸，边界条件的处理，加

3、载和2力Ⅱ载；f口求角翠收敛准则的确定等。本文的分析中，考虑到收敛和求解代价，经分析比较取梁的混凝土单元尺寸取50加载时，模型的边界条件尽量和试验保持一×50×50IilIll，墙的混凝土单元尺寸取50×50×致，如在墙底将x、Y、z三个方向的位移进行限制，80FnIll，内部钢筋采用分离式布置，即SOLID65单元在墙顶将x、z两个方向的位移约束。加载分两大内部无钢筋，钢筋采用LINK8单元模拟，箍筋单元步，第一步在墙顶加竖向荷载475kN，第一步加载完节点和混凝土单元节点共用节点，不考虑箍筋和混成后构

4、件如图2所示。第二步在梁端加竖向的往复凝土间的粘结滑移；梁柱纵筋单元节点和混凝土单荷载，其流程如图3所示。(a)划分后的混凝土模型(b)钢筋横型【作者简介】土张鹏(1984一)，男，助理工程帅。主要从事建筑施工质量监督执法工作：E-mail：ananw3~w@126．conl混凝土梁柱节点有限元分析79．／＼．八．／＼．／＼．／＼Vl＼图2加载与支座图图3加载流程图∞∞舯Ⅲ0枷第1荷载步混凝iY方向应力第12荷载步混凝2kY方向应力图4混凝土应力图^N^N：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：?：：：：

5、：：：：：：：：：：：：■，r’’‘’’‘’‘‘‘’??：⋯、’。。。‘‘。‘‘‘‘：：：：．I，，r‘r一‘’一·’tt：．：1：：2-：．．、．．．．．⋯．．．．⋯⋯⋯：：：：：：：：：：．第l荷载步主应力矢量图第12荷载步主应力矢量图图5混凝土主应力图低周往复加载中，为了容易进行对比，每个循3所示。环都由力控制，分别加至10kN，一10kN，20kN，一在计算过程中考虑了开裂单元的拉应力松弛，，20kN，30kN，一30kN，40kN，一40kN，50kN，一开展裂缝和闭合裂缝对剪应力传递的贡献，关

6、闭混50kN，60kN，一60kN，总共进行了十二步加载，如图凝土压碎开关。80方程求解器采用稀疏矩阵直接求解法，利用完在第4、6、8、10、12荷载下该点受到了梁端产生和墙全的Newton—Raphson方法修正刚度矩阵。非线性上共同作用的力为负应力。迭代的收敛准则在加载中采用位移控制，考虑到求3．1．2钢筋应力分析解代价，适当提高收敛容差，并采用较小的时问步由于钢筋和混凝土共用节点，加载过程中钢筋长。求解过程中打开自动时间步长。的竖向变形与混凝土相同。第1荷载步时钢筋的应力图如图7所示。3计算结果分析

7、3．1．3裂缝情况ANSYS模拟中裂缝出现的比较早。在第1荷3}未考虑糕结滑绣粜"载步的第5子步就出现裂缝。而在第11荷载步梁3．1．1混凝土的应力、应变分析四周的墙上已经布满裂缝，如图8。模型中未加入连接单元，钢筋与混凝土共用节点。此混凝土在首末两个荷载步的最后子步的应力和主应力矢量图如图4、5所示。圈8裂缝图32考忠褊结滑移的结果分析3．2．1混凝土的应力、应变分析模型中加入连接单元，因此在钢筋和混凝土的同一节点处不必进行合并。选用COMBIN39单元加在梁上纵筋与混凝土同一节点处。经过加载计算后得到

8、的混凝土应力图如图9所示。从图中可以看出混凝土的应力、应变变化趋势。图l0为混凝土的主应用矢量图，其变化规律与未考虑黏结滑移的规律基本相同。图11是1532559节点随荷载变化的应力变化图。该点的整体坐标为(0．16，1．075，一0．75)，该点应力的变化趋势与不考虑粘结滑移的模型分析的结果是一致的。但是数值不同，这说明考虑粘结滑移对模拟的结果是有影响的，该点应图6是3305节点的应力随着荷载变化图。该力数值变大。节点整体坐