梁構件
關注創建者：博集華仿 創建時間：2019-07-06
梁構件的視頻教程
***組合結構節點數值模擬通法建模***
單一構件（梁、柱）的研究其實沒有什么特別新穎的內容，反而是節點，由于構造形式的多樣性（現澆整體、裝配式、CFT、SRC、RC、CFT-SRC）和研究內容的多樣性（剛度、承載力、滯回規則），其研究五花八門，各地開花。 組合結構本質就是鋼與混凝土兩種材料的組合，節點也有其特殊的內容。本視頻就一復雜的鋼管混凝土節點為案例，向大家闡述組合結構節點數值模擬的通法建模。
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梁構件的實例教程
1 引言
蓋梁是鋼筋混凝土柱式墩臺的主要受彎構件，在構造上鋼筋混凝土蓋梁是與墩柱直接連接在一起。當鋼筋混凝土蓋梁的跨高比l/h為2.5＜l/h ≤5時，鋼筋混凝土蓋梁應作為深受彎構件(短梁)進行承載力計算。蓋梁的計算跨徑 l取蓋梁支承中心(同一蓋梁下相鄰兩柱中心)之間的距離。
柱式墩臺示意圖
這個筆記簡述了深受彎構件的計算方法, 其內容完全是為教學使用[4/26/2021至5/2/2021 Week 8]. 深受彎構件的相關討論可參看下面鏈接的文章:
深受彎構件(Deep Beam and Short Beam) (1)
深受彎構件(Deep Beam and Short Beam) (2)
深受彎構件(3)---拉壓桿計算模型(Strut-and-Tie Model)
鋼筋混凝土受彎構件剪跨與深度比
強度設計方法的假設---應變兼容和極限壓應變
不同規范剪跨比m取值范圍的比較
2 深受彎構件(短梁)的計算
2.1 正截面抗彎承載力計算
鋼筋混凝土蓋梁作為深受彎構件(短梁)，正截面抗彎承載能力Mu及滿足設計要求的計算式：
2.2 斜截面抗剪承載力計算
鋼筋混凝土蓋梁按深受彎構件(短梁)的斜截面抗剪承載力計算的公式并應滿足:
影響深受彎構件截面承載能力的主要因素為截面尺寸、混凝土強度等級、跨高比、箍筋配筋率和縱向鋼筋配筋率。應該注意的是，作為短梁設計計算的鋼筋混凝土蓋梁的縱向受拉鋼筋，一般均應沿蓋梁長度方向通長布置，中間不要切斷或彎起。
展開 而構件當然也依賴于，類似于拉壓試驗，或者我這里用于樁或者梁的彎曲試驗。
這里用規則排列的顆粒來模擬樁：
new
domain extent -100 100
[rad=0.5/8.0]
[force=-1e4]
ball generate box -10 10 -0.5 0.5 radius [rad] cubic
cubic是矩形排列。
然后固定一端，給另一端加力
ball fix velocity spin range x [-10] [-10+rad]
ball attribute yappliedforce [force] range x [10-rad] [10]
當然還要指定接觸，這里用pb模型，可以用來模擬巖石，當然可以來模擬樁了。
contact model linearpbond range x -10 10
contact method deformability emod 20e9 krat 1.74 ...
pb_deformability emod 20e9 krat 2.5 range x -10 10
contact property fric 0.5 pb_ten 1e100 pb_coh 1e100 pb_fa 80 range x -10 10
這里強度參數都設置的無窮大，注意Pb對于規則排列模型是不能壓壞的，但是一般構件都是拉壞，大家都是學土木的，就不介紹為什么了。
如果標定強度參數，可以改變pb_ten就可以了。
展開 01 梁的支座有哪些類型？
02 靜定梁主要有哪些類型？
03 Euler梁是什么？
不考慮梁的剪力和剪切變形，梁處于純彎曲狀態，只有正應力。
04 Timoshenko梁是什么？
考慮梁的剪切變形，但假設截面上切應力是均布的。
05 純彎曲和橫力彎曲的區別是什么？
純彎曲是指不考慮梁截面上的剪力，橫力彎曲則是要考慮剪力。
06 工程中，什么情況下是純彎曲，什么情況下是橫力彎曲？
答：絕大多數情況下，梁的跨度會超過其高度的5倍以上，梁的受力就可以按純彎曲計算，也就意味著忽略了剪力。因為這種情況下，和彎曲引起的正應力相比，切應力是很小的。相反，如果跨度和高度比較接近時，則需要考慮剪力，按橫力彎曲算，這種梁稱為深梁。
07 彎曲引起的正應力怎么算？
涉及到的關鍵詞：中性層，中性軸，慣性矩，抗彎模量。以下公式，包辦一切梁，深梁除外。
08 雖然經常不需要考慮梁的切應力（因為切應力通常比較小），但考慮的話，梁的切應力會是怎么樣的？
Timoshenko梁假設切應力在截面上是均布的，但其實根本就不是均布的！！
09 校核梁的強度，一般只需要考慮彎曲正應力，換句話說，就是調節彎矩和截面的抗彎模量。所以如何設計梁才合理？
第一，合理布置支座，比如
附：
01 什么是靜矩？（也叫一次矩）
注意積分變量是面積。
02 什么是慣性矩?（也叫二次矩，和梁截面正應力的計算相關，重要）
注意積分變量是面積，被積函數是平方形式。
展開 下圖描述非線性與線性結構分析之間的差異，當幾何結構中存在梁構件或薄殼結構，且變形量較大時，通常建議使用非線性翹曲分析。
大多數的結構分析計算，為了快速獲得該結構因受外力或溫度變化而產生的變形，不使用迭代法而進行線性結構分析。然而，與線性結構分析相比，透過迭代方法獲得的非線性結構分析結果，更可以考慮位移對于結構或外力的影響。Moldex3D支持非線性翹曲分析求解器，為用戶提供有限變形和幾何非線性分析(材料非線性需要利用其他整合性功能來考慮)。下圖描述非線性與線性結構分析之間的差異，當幾何結構中存在梁構件或薄殼結構，且變形量較大時，通常建議使用非線性翹曲分析。
?操作流程
-創建一項目，進行翹曲分析
步驟一：在Studio創建一個項目，準備一個模型至完成最終檢查。然后翹曲分析的設定與標準/強化版設定相同。
功能限制(2022 R1)：不支援非匹配網格與Shell網格
-計算參數設定
步驟二：在計算參數精靈中的翹曲變形頁簽，選擇非線性翹曲分析求解器，與線性元素相比，點選 二次式高階(Q) 元素能夠啟用高階計算模式，但也需要更多的計算資源。
步驟三：確認進階計算參數中的增量步和幾何擾動系數(建議默認值)。
注：提高增步量能夠獲得較佳的收斂性，但會增加分析時間；幾何擾動系數是一個系數，能夠將挫曲結果應用于翹曲分析的初始條件，因此也建議啟用計算挫曲模態。
步驟四：勾選使用硬盤空間(暫存目錄)計算，能夠在大型計算迭代過程中獲得更多計算資源，在偏好設定或安裝精靈中可以指定欲使用的硬盤位置。
注意：如果計算機的內存資源(RAM)不足，建議使用 簡化網格 進行挫曲分析和非線性翹曲分析。需要準備另一個網格元素量較少的網格模型，并與原始模型進行定位映像。
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梁構件是非常常用的構件形式，梁和基礎的連接方式有固定支座，固定鉸支座，可動鉸支座等。不同支座形式對梁撓度的影響是怎么樣的？以及它們在不同分析類型中的表現是什么樣的？這是梁構件校核過程中值得思考的問題。
1 鉸接支座
固定鉸支座：只有轉動自由度，不能移動。
可動鉸支座：除了有轉動自由度，還可以移動。
2 幾何線性分析
兩端固定鉸支座，幾何線性分析：
一端固定鉸支座，一端可動鉸支座，幾何線性分析：
以上兩個分析表明，可動鉸支座不影響撓度結果。即使梁的兩端都是可動鉸支座，撓度結果也是一樣的，如下：
以上三個分析表明，在幾何線性分析條件下（針對小撓度彈性問題），可動鉸支座和固定鉸支座對撓度求解沒有區別，這個結論可以用于工程實踐。
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3）沖擊載荷計算：動態沖擊影響與強度校核；
</div><div contenteditable="false" width="100%">
4）軸扭轉強度計算：軸類零件扭轉強度與變形分析；
</div><div contenteditable="false" width="100%">
5）彎曲強度計算：梁類構件彎曲應力與強度校核
該模型在考慮了鋼筋和混凝土相互作用的基礎上，提出了節點豎向承載力驗算公式和剪力計算公式，對梁類型的構件能夠同時定義強化、軟化行為，并可描述混凝土的開裂/壓碎損傷（卸載剛度的折減）。
干貨資料：
該模型在考慮了鋼筋和混凝土相互作用的基礎上，提出了節點豎向承載力驗算公式和剪力計算公式，對梁類型的構件能夠同時定義強化、軟化行為，并可描述混凝土的開裂/壓碎損傷（卸載剛度的折減）。
節點板均應處于彈性狀態，【3.4.3、7.1.6】即需要根據罕遇地震下結構彈塑性分析下黏滯阻尼器的最大阻尼力的1.2倍來進行驗算；
鋼筋混凝土構件作為黏滯阻尼器的支撐構件時，如墻式黏滯阻尼器，混凝土強度不應低于C30【3.5.2】；
黏滯阻尼器與主體結構的連接一般分為支撐型和墻型等，當采用支撐型連接時，不宜采用“K”字型布置，支撐宜采用雙軸對稱截面；
速度線性相關型消能器與斜撐、墻體（支墩）或梁等支承構件組成消能部件時
N形節點：該節點受到來自弦梁和網狀構件共同作用的力。k形節點：該節點受弦棒在腹板部件上作用的力。雙k形節點：該節點受兩個對稱性方向腹板作用的力。T形節點：該節點受弦受拉、剪、彎作用的力。由于T形節點、k形節點、雙 k形節點受力復雜，不宜作為研究對象，而N形節點為最易受力的節點，因此，可將其作為研究對象。
１ ＣＤＰ 模型簡述
２ 數值模擬分析
ＣＤＰ 模型主要用于分析混凝土（或其他脆性材 料）循環及動 － 靜荷載分析， 該模型在考慮了鋼 梁—鋼筋混凝土柱之間相互作用的基礎上提出了節 點豎向承載力驗算公式和剪力計算公式， 對梁類型 的構件能夠同時定義強化、 軟化行為， 并可描述混 凝土的開裂／ 壓碎損傷（ 卸載剛度的折減）， 故對 鋼 － 混凝土梁具有較為真實的模擬效果
車架縱梁壓型模具
車架縱梁是車架構件中的重要組成部分，其設計質量直接對車架產品的整體質量造成影響。加上，縱梁是車架構件中最長的一個工作件，其沖壓難度較大，相應增加了工作量。因此，對于車架縱梁的沖壓要求尤為嚴格。通過生產實踐證明，可采用鉆孔模板保證孔位的精準度。
下圖描述非線性與線性結構分析之間的差異，當幾何結構中存在梁構件或薄殼結構，且變形量較大時，通常建議使用非線性翹曲分析。
?操作流程
-創建一項目，進行翹曲分析
步驟一：在Studio創建一個項目，準備一個模型至完成最終檢查。然后翹曲分析的設定與標準/強化版設定相同。
間接連接型
間接連接型是指將層間變形通過梁或短柱等的彎曲變形間接傳遞給減震構件，由梁或短柱變形引起的減震構件的變形將小于層間變形。具體的形式有：中間柱型、角撐型、節點型。對于間接連接型減震結構，由于梁或柱兼起連接構件的作用，所以與消能部件連接的梁或柱構件不應損壞，需要提高構件性能！但是帶來的問題依然是過強的子結構性能只會鎖死阻尼器的發揮。
