裝配式混凝土構(gòu)件的案例
基于HyperMesh網(wǎng)格劃分的Abaqus滯回問題求解—漿錨連接裝配式剪力墻滯回模擬
當(dāng)下土木工程研究生，多數(shù)都在從事裝配式混凝土構(gòu)件安全或裝配式混凝土構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能的研究。研究這類問題，幾乎脫離不開對有限元軟件的使用，Abaqus求解能力非常強(qiáng)大，但模型處理能力相對較弱。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的有限元計(jì)算與傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相比，其節(jié)點(diǎn)處理起來相對復(fù)雜，計(jì)算結(jié)果往往需要凸顯出連接節(jié)點(diǎn)力學(xué)特性，所以對建模精程度的要求較高。所以向大家介紹一款工具—HyperMesh軟件（一下簡稱Hm），它是專業(yè)的有限元前處理工具，用于處理裝配式混凝土構(gòu)件或連接節(jié)點(diǎn)有限元模型比較合適。這篇文章主要介紹如何利用Hm處理好的有限元模型來求解Abaqus的滯回問題，我們先展示用作案例試件的構(gòu)造及尺寸，見下圖一片漿錨連接裝配式剪力墻。單位制度：mm-s-T。
有限元模型見下圖，與約束加載情況見下圖。相關(guān)資料進(jìn)qq群（551922835）下載。
1.HyperMesh部分
這里并不詳細(xì)介紹Hm的基礎(chǔ)建模命令，只是說明下Hm前處理需要注意的一些細(xì)節(jié)。
（1）打開Hm軟件建模前，將建模標(biāo)準(zhǔn)勾選為Abaqus，步驟見下圖。
（2）建模階段，具體的建模命令使用，建模插件使用參見我的技術(shù)鄰課程：<基于HyperMesh工具的鋼筋混凝土網(wǎng)格處理方法>及<基于HyperMesh的鋼筋有限元模型搭建>。
（3）Hm創(chuàng)建Abaqus的材料屬性與單元屬性。我們在Hm里給模型創(chuàng)建空材料以便于導(dǎo)入Abaqus后直接給模型各部分賦予具體材料屬性。首先，來看材料屬性的創(chuàng)建，步驟見下圖。重復(fù)2-4步完成所有材料屬性創(chuàng)建，單擊return返回。
然后，再來看單元屬性創(chuàng)建，步驟見下圖。圖里給出不同單元類型應(yīng)匹配的單元屬性，重復(fù)2-4步完成所有單元屬性創(chuàng)建，單擊return返回。
最后，依次把屬性分配給組成剪力墻試件的各組件，步驟見下圖。
展開 裝配式框架混凝土結(jié)構(gòu)安裝方法
③漿錨式接頭是將上柱伸出的鋼筋插入下柱的預(yù)留孔中，然后用澆筑柱子混凝土所用的水泥配制1:1水泥砂漿，或用52.5MPa水泥配制不低于M30的水泥砂漿灌縫錨固上柱鋼筋形成整體。見圖5.1.30所示。
圖5.1.28 榫式接頭
1-上柱；2-上柱榫頭；3-下柱； 4-剖口焊；5-下柱外伸鋼筋；6-砂漿； 7-上柱外伸鋼筋；8-后澆接頭混凝土
圖5.1.29 插入式接頭
1-榫頭縱向鋼筋；2-下柱杯口
見圖5.1.30所示
1-上柱；2-上柱外伸錨固鋼筋；3-漿錨孔；4-下柱
2）梁柱的接頭
裝配式框架結(jié)構(gòu)中，柱與梁的接頭可做成剛接，也可做成鉸接。接頭做法很多，常用的有明牛腿式剛性接頭、齒槽式梁柱接頭、澆筑整體式梁柱接頭、鋼筋混凝土暗牛腿梁柱接頭、型鋼暗牛腿梁柱接頭等。最常用的接頭形式為澆筑整體式。整體式接頭將梁與柱、柱與柱節(jié)點(diǎn)整體澆筑在一起。
預(yù)制框架柱和預(yù)制框架梁的現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)鋼筋構(gòu)造
展開 《公路裝配式混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGT 3365-05—2022） ￥2
規(guī)范學(xué)習(xí)掌握
求一個預(yù)制裝配式混凝土框架的抗震性能分析視頻
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基于abaqus的預(yù)制裝配式部分鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)滯回分析 ￥100
<p>預(yù)制裝配式部分鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)作為一種新型的結(jié)構(gòu)形式，在有限元模擬分析方面的成果較少，為了研究預(yù)制裝配式部分鋼骨混凝土框架梁柱節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能，以滿足工程設(shè)計(jì)中的抗震要求，采用非線性有限元軟件Abaqus建立實(shí)體模型對低周往復(fù)荷載作用下抗震性能進(jìn)行數(shù)值分析，并將利用本人在前面推出的滯回分析的小軟件從滯回曲線、骨架曲線、極限荷載、延性系數(shù)及耗能能力、和剛度退化等多方面進(jìn)行了比較分析。</p><p>后面的滯回曲線并沒有引用子程序。附件中為該節(jié)點(diǎn)的cae模型。</p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/201905/3a65f26c6164487f96f8ae07df2a3c0b.jpg" title="2019-05-07_094201.jpg" alt="2019-05-07_094201.jpg" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201905/3a65f26c6164487f96f8ae07df2a3c0b.jpg?image_process=/format,webp/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/201905/3a65f26c6164487f96f8ae07df2a3c0b.jpg?
展開 abaqus 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件
本文檔包括鋼筋混凝土受扭構(gòu)件cae文件以及操作手冊。
torsion member.cae
鋼筋混凝土有限元-混凝土結(jié)構(gòu)受扭-操作手冊.docx
模型基本情況：
混凝土、箍筋、架立筋、縱筋、腰筋。
其尺寸如下：混凝土梁C30混凝土，b=200mm,h=500mm,L=4800mm。
架立筋2Ф10，箍筋Ф6@200，保護(hù)層厚度20mm，縱筋、腰筋分別為2根直徑為20的HRB335鋼筋。
注意：
感謝提供該文檔的學(xué)生們！！！！
因?yàn)槭钦n程作業(yè)，模型可能存在一定的缺陷，僅供參考！！！
展開 鋼管混凝土(CFST)受壓構(gòu)件的承載力計(jì)算
3.1 單管CFST軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算
(1) 鋼管初應(yīng)力折減系數(shù)Kp
鋼管混凝土構(gòu)件內(nèi)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前空鋼管的應(yīng)力稱為鋼管初應(yīng)力。為了反映鋼管初應(yīng)力對鋼管混凝土受壓構(gòu)件承載力的影響，承載力計(jì)算中采用了鋼管初應(yīng)力折減系數(shù)Kp.
(2) 鋼管內(nèi)混凝土脫空折減系數(shù)Kd
鋼管內(nèi)混凝土脫空是鋼管內(nèi)壁與鋼管內(nèi)混凝土出現(xiàn)局部脫離的現(xiàn)象，鋼管混凝土拱橋主拱等受壓構(gòu)件多出現(xiàn)球冠形的鋼管內(nèi)混凝土脫空現(xiàn)象。產(chǎn)生鋼管內(nèi)混凝土脫空現(xiàn)象的主要原因是過大的鋼管內(nèi)混凝土收縮和向鋼管內(nèi)壓筑混凝土的現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)銜接出現(xiàn)問題。鋼管內(nèi)混凝土脫空對鋼管混凝土構(gòu)件承載力和剛度有一定影響，在鋼管混凝土受壓構(gòu)件承載力計(jì)算中要考慮。鋼管內(nèi)混凝土脫空折減系數(shù)Kd 取0.95。
(3) 鋼管混凝土組合軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fsc
鋼管混凝土受壓構(gòu)件承載力計(jì)算中規(guī)定的設(shè)計(jì)強(qiáng)度值，計(jì)算表達(dá)式為
3.2 單管CFST偏心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算
4 CFST構(gòu)件的一般構(gòu)造要求
(1) 鋼管可宜采用卷制焊接直縫管、也可采用螺旋形縫焊接管和無縫鋼管。焊縫必須采用對接焊縫，并達(dá)到與母材等強(qiáng)的要求。
(2) 鋼管材料可選用Q235、Q345或Q390，質(zhì)量等級應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境選用B級或B級以上。
(3) 混凝土的強(qiáng)度等級，應(yīng)符合承載力的要求，并與鋼管的鋼號相匹配，其強(qiáng)度等級不宜低于C30。一般情況下，Q235鋼材宜配C30或C40級混凝土；Q345鋼宜配C40、C50或C60級混凝土；Q390鋼材宜配C50或C60級以上的混凝土。
(4) 鋼管接長時(shí)，如管徑不變，宜采用等強(qiáng)度的坡口焊縫；如管徑改變，可采用法蘭盤和螺栓連接，法蘭盤應(yīng)采用帶孔板，使管內(nèi)混凝土保持連續(xù)。
展開 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算方法
(2) 受彎構(gòu)件的斜截面承載力計(jì)算: 確定受彎構(gòu)件所需要的箍筋數(shù)量及布置間距、預(yù)應(yīng)力鋼筋的彎起位置，以及截面尺寸是否符合要求。
(3) 端部錨固區(qū)承載力計(jì)算: 對后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件主要是錨下局部區(qū)和總體區(qū)計(jì)算，確定錨下間接鋼筋數(shù)量及布置;對先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，主要是預(yù)應(yīng)力鋼筋的錨固長度及傳遞長度計(jì)算。
4 持久狀況和短暫狀況的構(gòu)件應(yīng)力計(jì)算
(1) 持久狀況構(gòu)件的應(yīng)力計(jì)算: 基于預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件受力的使用階段而進(jìn)行的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括：①受彎構(gòu)件截面的混凝土法向正應(yīng)力；②預(yù)應(yīng)力鋼筋的拉應(yīng)力；③截面的混凝土主應(yīng)力計(jì)算。計(jì)算應(yīng)力值都不得超過規(guī)定的限值。
(2) 短暫狀況構(gòu)件的應(yīng)力計(jì)算: 基于預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的施工階段而進(jìn)行的設(shè)計(jì)計(jì)算；在設(shè)計(jì)上主要是進(jìn)行短暫狀況構(gòu)件截面的混凝土應(yīng)力計(jì)算；必要時(shí)進(jìn)行構(gòu)件的變形計(jì)算。
5 持久狀況正常使用階段的計(jì)算
(1) 受彎構(gòu)件的抗裂性驗(yàn)算: 對全預(yù)應(yīng)力混凝土和部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件，要進(jìn)行構(gòu)件正截面和斜截面的抗裂性驗(yàn)算。對部分預(yù)應(yīng)力混凝土B類構(gòu)件，要進(jìn)行構(gòu)件混凝土最大彎曲裂縫寬度的驗(yàn)算。
(2) 受彎構(gòu)件的撓度與變形的驗(yàn)算。
展開 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的裂縫(Cracking in Reinforced Concrete)
1 引言
由于混凝土的低抗拉強(qiáng)度(low tensile strength)和低延伸性(low extensibility)，混凝土中出現(xiàn)裂縫是不可避免的。在持久狀況的使用荷載(service loads)下(持久狀況計(jì)算)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋承受的應(yīng)力較低，除了因混凝土收縮和溫度變化而產(chǎn)生的裂縫外，受應(yīng)力導(dǎo)致的開裂量非常有限。然而在鋼筋承受應(yīng)力很高的情況下，特別是使用高強(qiáng)度的鋼筋時(shí)，在使用荷載下可能會出現(xiàn)一些明顯的裂縫。如果這些裂縫太寬，一方面會引起結(jié)構(gòu)的破壞, 另一方面也會破壞結(jié)構(gòu)的美感.
裂縫的出現(xiàn)可能導(dǎo)致鋼筋暴露在環(huán)境中，從而造成鋼筋的腐蝕。為了盡量減少這些不利影響，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須確保正常使用條件下的裂縫寬度保持在可接受的范圍內(nèi)。除了美觀問題和可能的鋼筋腐蝕外，鋼筋混凝土構(gòu)件的裂縫將導(dǎo)致構(gòu)件的彎曲剛度(bending stiffness)顯著降低。因此在評估鋼筋混凝土構(gòu)件的撓度時(shí)，有必要將裂縫的影響納入計(jì)算中。對于鋼筋混凝土受彎構(gòu)件,《公路橋規(guī)》規(guī)定必須進(jìn)行使用階段的變形和彎曲裂縫最大裂縫寬度進(jìn)行驗(yàn)算。
2 鋼筋混凝土的允許裂縫寬度
最大裂縫寬度取決于各種因素，包括裂縫的位置、長度和表面紋理以及周圍地區(qū)的照明條件等。Park & Paulay(1975)的研究指出可接受的裂縫寬度應(yīng)在0.25mm到0.38mm之間. 后來發(fā)展的各種規(guī)范制定的裂縫容許值基本上在這個值域內(nèi).
展開 一維單元模擬混凝土構(gòu)件開裂的解決方案
一、算例背景及分析技術(shù)
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開裂是廣泛存在的現(xiàn)象，準(zhǔn)確的說從鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)服役開始就進(jìn)入帶裂工作狀態(tài)，只是這種裂縫肉眼難以辨別并且對結(jié)構(gòu)安全沒有影響。但裂縫作為鋼筋混凝土構(gòu)件工作狀態(tài)的重要表征指標(biāo)，是結(jié)構(gòu)損傷的表現(xiàn)，也許是破壞的先兆，也許是耐久
性不足的預(yù)警，更是災(zāi)后調(diào)查和受力機(jī)理揭示的重要線索，見圖1。
圖1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫
本案例使用ABAQUS對一根鋼筋混凝土受拉構(gòu)件進(jìn)行裂縫估算分析，根據(jù)鋼筋應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算等效裂縫寬度，并采用Python腳本在ODB結(jié)果文件中創(chuàng)建裂縫場變量，實(shí)現(xiàn)在ABAQUS中使用一維單元進(jìn)行快速分析，并在后處理模塊 顯示等效裂縫寬度的目標(biāo)。
案例涉及的相關(guān)技術(shù)：
①ABAQUS梁單元Rebar積分點(diǎn)插入；
②利用Python腳本提取ABAQUS場變量數(shù)據(jù)；
③利用Python腳本創(chuàng)建ABAQUS場變量數(shù)據(jù)。
計(jì)算報(bào)告編寫采用操作引導(dǎo)式，希望能為讀者使用ABAUQS場變量創(chuàng)建提供有益參考。操作分析要點(diǎn)為：
①ABAQUSABAQUS梁單元Rebar積分點(diǎn)插入；
②ABAQUS場變量輸出Python腳本getSubset()函數(shù)應(yīng)用；
③ABAQUS場變量編輯Python腳本addData()()函數(shù)應(yīng)用。
二、計(jì)算任務(wù)
1.模型裝配及接觸連接
計(jì)算模型取自《混凝土結(jié)構(gòu)：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》（第六版）習(xí)題8-3。
計(jì)算模型為鋼筋混凝土屋架下弦按軸心受拉構(gòu)件，見圖2。模型只包含1個part。截面寬200mm，截面高160mm。因?yàn)榘咐Ｐ洼^為簡單，混凝土梁采用B21單元模擬，鋼筋通過在與混凝土單元共節(jié)點(diǎn)建立鋼筋箱型截面單元實(shí)現(xiàn)。
展開 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件受力及工作階段
當(dāng)構(gòu)件加載至某一特定荷載，其下邊緣混凝土的預(yù)壓應(yīng)力恰被抵消為零，此時(shí)在控制截面上所產(chǎn)生的彎矩M0稱為消壓彎矩。a)使用荷載作用于梁上; b)消壓狀態(tài)的應(yīng)力.
梁使用及破壞階段的截面應(yīng)力圖
(2) 加載至受拉區(qū)裂縫即將出現(xiàn)
當(dāng)構(gòu)件在消壓后繼續(xù)加載，并使受拉區(qū)混凝土應(yīng)變達(dá)到抗拉極限應(yīng)變時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)，即稱為裂縫即將出現(xiàn)狀態(tài)。c)裂縫即將出現(xiàn)時(shí)的截面應(yīng)力
梁使用及破壞階段的截面應(yīng)力圖
受彎構(gòu)件出現(xiàn)混凝土彎曲裂縫時(shí)的理論臨界彎矩稱為開裂彎矩Mcr。把受拉區(qū)邊緣混凝土應(yīng)力從零增加到應(yīng)力為ftk所需的外彎矩用Mcr,c表示，則Mcr為M0與Mcr,c之和，即
在消壓狀態(tài)出現(xiàn)后，預(yù)應(yīng)力混凝土梁的受力情況如同普通鋼筋混凝土梁一樣。
(3) 帶裂縫工作
繼續(xù)增大荷載，則主梁截面下緣開始開裂，裂縫向截面上緣發(fā)展，梁進(jìn)入帶裂縫工作階段, 如圖d) 所示。
梁使用及破壞階段的截面應(yīng)力圖
4 破壞階段
配筋率適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件(適筋梁)，在荷載作用下，受拉區(qū)全部鋼筋(包括預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋)將先達(dá)到屈服強(qiáng)度，裂縫迅速向上延伸，而后受壓區(qū)混凝土被壓碎，構(gòu)件即告破壞, 如下圖e) 所示. 破壞時(shí)，截面的應(yīng)力狀態(tài)與鋼筋混凝土受彎構(gòu)件相似。
梁使用及破壞階段的截面應(yīng)力圖
在正常配筋的范圍內(nèi)，預(yù)應(yīng)力混凝土梁的破壞彎矩主要與構(gòu)件的組成材料受力性能有關(guān)，其破壞彎矩值與同條件普通鋼筋混凝土梁的破壞彎矩值幾乎相同，而是否在受拉區(qū)鋼筋中施加預(yù)拉應(yīng)力對梁的破壞彎矩的影響很小。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)并不能創(chuàng)造出超越其本身材料強(qiáng)度能力之外的奇跡，而只是大大改善了結(jié)構(gòu)在正常使用階段的工作性能。
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LSDYNA鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)/構(gòu)件爆破/爆炸倒塌本構(gòu)材料參數(shù)——持續(xù)更新ing ￥88
鋼筋混凝土/巖石材料參數(shù)包含以下6中常用本構(gòu)：（
1.*MAT_PLASTIC_KINEMATIC（MAT_003混凝土/鋼筋）自帶失效；2.*MAT_CONCRETE_DAMAGE_REL3_TITLE（MAT_72R3KC本構(gòu)）可看損傷；3.*MAT_BRITTLE_DAMAGE（MAT_96混凝土）整體式模型；4.*MAT_JOHNSON_HOLMQUIST_CONCRETE（MAT_111巖石HJC）可看損傷；5.*MAT_CSCM_CONCRETE（MAT_159混凝土）可看損傷/擬靜力；
6.*MAT_RHT（MAT_272混凝土RHT）可查看損傷/沖擊荷載），以下將對以上列出的本構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明，并且提供專用K文件材料本構(gòu)模板，直接導(dǎo)入?yún)?shù)即可（注意單位轉(zhuǎn)換）
后續(xù)我會把之前各種倒塌動畫放上來，對應(yīng)用的是那種本構(gòu)也會一一對應(yīng)上來
單位制轉(zhuǎn)換↓↓：
推薦首行和尾行單位制設(shè)置
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MAT159本構(gòu)C30簡單參數(shù)設(shè)置
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mat3參數(shù)詳解示例
展開 【經(jīng)典案例欣賞9】纖維混凝土構(gòu)件受力分析
項(xiàng)目難點(diǎn)：
1、纖維絲隨機(jī)建模。
若有興趣，可加我QQ2170453510。
【JY】淺談混凝土結(jié)構(gòu)/構(gòu)件性能試驗(yàn)指標(biāo)概念（二）
/構(gòu)件性能試驗(yàn)指標(biāo)概念（一）中從“定量”的角度對混凝土結(jié)構(gòu)/構(gòu)件的試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行探討，本期主要從“定性”的角度對混凝土結(jié)構(gòu)/構(gòu)件與大家進(jìn)行交流，即從探討試驗(yàn)過程中試件的損傷發(fā)展。
鋼管混凝土受壓構(gòu)件的工作性能CFST(Concrete-Filled Steel Tube)
鋼管混凝土在拱橋結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用。拱橋跨度不大(100m以下)時(shí)，主拱可采用單管截面；跨度較大時(shí)，可采用啞鈴形截面、多管桁式截面或集束式截面, 如下圖所示。
3 鋼管混凝土受壓構(gòu)件的工作性能
一般情況下鋼管與核心混凝土同時(shí)共同承擔(dān)荷載，更多的情況則是鋼管先于核心混凝土承受壓應(yīng)力。混凝土收縮會使鋼管端頭高于混凝土端面。鋼管混凝土受壓構(gòu)件有三種加載方式: (1) 加載方式Ⅰ---荷載直接施加于核心混凝土上，鋼管不直接承受縱向荷載；(2) 加載方式Ⅱ---荷載直接同時(shí)施加于鋼管和核心混凝土上。(3) 加載方式Ⅲ---鋼管預(yù)先單獨(dú)承受荷載，直至鋼管被壓縮(應(yīng)變限制在彈性范圍內(nèi))到與核心混凝土齊平后，方與核心混凝土共同承受荷載。
試驗(yàn)證明，上述三種加載方式對壓力(N)-核心混凝土縱向應(yīng)變(εc)曲線(簡稱N- εc曲線)的變形特征有顯著影響。
加載方式對N-εc曲線的影響
在荷載作用下，鋼管的縱向應(yīng)變es與核心混凝土的縱向應(yīng)變ec并不協(xié)調(diào)一致。鋼管表面的縱向應(yīng)變 es 明顯小于核心混凝土的縱向應(yīng)變 ec, 通常以核心混凝土的 N-ec曲線，作為描述和評價(jià)鋼管混凝土受壓構(gòu)件力學(xué)行為的依據(jù)。
鋼管和核心混凝土的荷載-應(yīng)變曲線
鋼管外徑D與其厚度t之比(簡稱徑厚比). D/t ≥ 20的鋼管混凝土軸心受壓短柱的N-ec 典型曲線。在較低的荷載階段，N-ec大致為一直線(圖中的OAB段)。當(dāng)荷載增加至B點(diǎn)，鋼管開始屈服，其表面或出現(xiàn)呂德爾斯滑移斜線，開始有鐵皮剝落，N-ec曲線明顯偏離其初始的直線。隨著荷載增加而不斷減小，直至C點(diǎn)處 ，荷載達(dá)到最大值。
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