鋼管混凝土柱的案例
火作用下鋼管約束鋼筋混凝土柱溫度場分析
01
概述
近年來，鋼管約束鋼筋混凝土柱這種新型組合構件已在超高層建筑和大跨度體育場館中得到應用。與其他鋼結構及組合結構構件類似，鋼管約束鋼筋混凝土柱的抗火性能也是有待解決的關鍵問題之一。
目前國內外在鋼管約束鋼筋構件方面的相關研究很少。1997 年，Niwa Hironori 等進行了外包鋼板方形鋼筋混凝土柱耐火性能的試驗研究［1］，試驗結果表明試件耐火極限可達到3 h; 2014 年，劉發起對火作用下與火災后圓鋼管約束鋼筋混凝土柱力學性能進行了試驗研究［2］，試驗結果表明同等條件下，鋼管約束鋼筋混凝土柱的耐火極限遠高于鋼管混凝土柱，基于研究結果提出了鋼管約束鋼筋混凝土柱的耐火極限和承載力設計建議。目前，國內外對鋼管約束鋼筋混凝土柱抗火性能的研究中，均未涉及鋼管鋼材類型、混凝土強度和縱筋保護層厚度對溫度場的影響; 本文對以上問題進行研究，為火作用下圓鋼管約束鋼筋混凝土柱的耐火性能研究提供參考。
展開 Abaqus仿真鋼管混凝土柱-鋼梁外環板螺栓連接節點性能
Abaqus仿真鋼管混凝土柱-鋼梁外環板螺栓連接節點性能
（1）
前言
通過有限元分析軟件ABAQUS建立圓鋼管混凝土柱-鋼梁外環板式螺栓連接節點模型。詳細闡述模型的材料屬性、部件尺寸、單元類型、加載方式等。模型將考慮材料非線性、幾何非線性、接觸非線性等因素的影響。
實物圖
幾何模型
（2）
Step By Step 建模操作圖文演示
1.
創建幾何模型
2.
創建材料屬性、截面屬性并賦予給各個part
3.
裝配
4.
創建分析步
5.
切換到load模塊
施加螺旋預緊力和軸向壓力
施加位移
6.
劃分網格
7.
創建job提交計算查看結果
abques鋼管混凝土柱-型鋼梁節點，在梁端用位移加載，柱頂施加軸力，為什么軸力變大就不收斂呢？怎么解決？
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第七節 混凝土
1. 工藝流程
上道工序隱蔽驗收通過→搭設鋼管混凝土澆筑作業平臺→鋼管柱混凝土澆筑前驗收→混凝土現場檢測→底部鋪漿→混凝土澆筑→頂部混凝土振搗→養護
2. 控制要點
2.1 鋼管架、模板、鋼筋、等工序施工驗收通過后，方可進行混凝土澆筑；
2.2 鋼管柱往往高于混凝土施工作業面（一層左右），需按照模擬柱搭設臨時操作架，保證混凝土澆筑時至少有2 名人員可在作業平臺上指導或作業；
2.3 鋼管柱安裝驗收，包括鋼管柱尺寸、排氣孔、柱腳錨固及灌漿、柱子施工穩定性、柱內是否有殘留物或垃圾等內容；
2.4 鋼管混凝土澆筑前，首先應對自密實混凝土的各項設計指標進行檢測，如T500（3-5s）、擴展度（600-750mm）、V1min（4-25s）、V5min（小于V1min +3s）、U 型箱填充高度差（0-30mm）等，實驗員對照混凝土配合比報告負責檢測并記錄，每車必查，并按照規定留取試塊；
2.5 準確測算好每根鋼柱的澆筑體積，確保澆筑連續進行，首先進行鋼管內混凝土澆筑，完畢后澆筑鋼管外混凝土
，有條件的部位盡量振搗；
2.6 澆筑完成后對管口封閉，防止雨水、雜物進入，混凝土澆筑完成后不得再對鋼管進行任何調整。
3.
展開 
基于abaqus的鋼管混凝土柱-預應力型鋼混凝土格梁節點滯回分析 ￥100
<p>本次節點的滯回分析是承接鋼管混凝土柱-預應力型鋼混凝土格梁pushover分析和時程分析，模型屬于同一種類模型。模型信息介紹如下：該模型包含的部件主要有鋼管，核心混凝土，鋼梁，豎向連接板，混凝土，預應力筋和普通鋼筋部件。模型的具體尺寸和配筋在此不過多闡述，購買模型查看即可。該模型涉及到東西較多，比如預應力施加，混凝土和鋼材本構設置，幅值曲線的確定，子程序的引用，相互作用的設置，網格的劃分。在進行滯回分析時首先要對該模型進行一個單調加載分析，以確定該模型的屈服位移和屈服荷載，本人用小軟件確定屈服位移和屈服荷載，然后就可以得到滯回分析的幅值曲線。同時在此節點滯回分析中引入了子程序，用子程序來模擬滯回曲線的捏攏特性。不過在引用子程序的時候需要在電腦上將abaqus關聯VS和 FORTRAN，在后處理中生成了滯回曲線，骨架曲線，同時利用小軟件將滯回曲線分解為一個個的滯回環，同時利用小軟件得到滯回環的形狀和等效粘滯阻尼系數，同時還可以滯回分析的其他參數如割線剛度，滯回環的面積等等。</p><p><strong>附件中包含了該節點的滯回分析有限元cae模型，屈服點和屈服荷載確定的小軟件，子程序，子程序的使用方法。如何將滯回曲線分解為一個個滯回環以及得到等效粘滯阻尼系數的小軟件。</strong></p><p><strong>由于本模型涉及到的東西太多，附件中的軟件都是干貨，行家一看就懂，故收費較高，望同學們理解。
展開 鋼管混凝土疊合柱
鋼管混凝土疊合柱軸壓模擬時，模擬出來的峰值荷載位移比實驗小很多，不知道怎么調整
鋼管混凝土梁柱節點單邊螺栓
我模擬論文鋼管混凝土柱-鋼梁單邊螺栓連接節點力學性能研究中關于滯回性能分析C1構件，但是運行到一半中斷原因是啥，而且我模擬的荷載為什么特別小，希望知道原因的可以解答一下，困擾我很久了。
基abaqus的圓鋼管混凝土柱-外環版鋼梁節點滯回性能分析 ￥100
<p>通過有限元分析軟件ABAQUS建立圓鋼管混凝土柱-外環板式鋼梁節點模型。模型考慮材料非線性、幾何非線性、接觸非線性等因素的影響。混凝土強度等級為C40，鋼材采用Q345鋼，具體的模型尺寸見cae模型即可。利用鋼管混凝土塑性應力應變關系小軟件得到核心混凝土的拉壓本構數據。該模型的部件主要有鋼管，核心混凝土，鋼梁，外環板，豎向連接板，高強螺栓。該模型建模非常復雜，尤其是鋼梁，外環版，高強螺栓，豎向連接板，這些部件的相互作用以及網格劃分相當麻煩。相互作用中涉及到大量的表面與表面接觸，綁定和耦合操作。模型第一個分析步為高強螺栓施加預緊力的分析步，第二個分析步為軸向壓力，第三個分析步為柱端往復加載分析步。每個分析步均考慮幾何非線性。同時由于模型確實很復雜很難收斂，在相互作用中創建了接觸控制來增加收斂性。由于模型首先要施加螺栓預緊力，所以該模型必須要在施加預緊力之前檢查好邊界條件，邊界條件除了在柱頂柱底，梁端施加邊界條件外，還在核心區周邊設置了邊界條件。另外我認為該模型的難點第一就是精確建模，然后就是網格劃分，第二就是相互作用的設置以及荷載的設置。最后就是滯回曲線?？傊?，模型復雜程度不是簡單幾句話可以陳述完畢，同學們可以購買模型只有細細研究。附件中包含了該節點的cae模型和鋼管混凝土塑性應力應變計算小軟件。歡迎交流。
展開 方鋼管混凝土短柱軸壓性能模擬 ￥9.99
1、 引言
方鋼管混凝土結構憑借鋼管對混凝土的約束作用，使構件的承載力與延性得到顯著提升，在高層建筑與橋梁工程中應用廣泛。該結構在軸壓荷載下，鋼管與混凝土協同工作，其受力機理與傳統鋼筋混凝土柱存在明顯差異。本案例圍繞方鋼管混凝土短柱的軸壓性能展開建模復現，借助 ABAQUS 有限元分析軟件對其軸壓受力性能進行數值模擬。本次復現主要聚焦于建模過程教學，不涉及參數優化內容。
2、 幾何模型與材料參數
（1） 模型構建：
本案例采用減縮積分三維實體單元 C3D8R 模擬方鋼管混凝土短柱的混凝土和鋼管部分。混凝土六面體網格邊長為 20mm，鋼管網格邊長為 20mm。這樣的網格尺寸能夠在保證計算精度的同時，避免因網格尺寸過大導致模型不收斂，或尺寸過小使計算速度明顯減慢的問題，可較好地模擬實際試件的受力性能。方鋼管混凝土短柱數值模擬幾何模型如下所示：
圖1混凝土模型
圖2鋼管模型
圖3壓板模型
圖4方鋼管混凝土短柱裝配模型
（2） 材料屬性：
混凝土材料采用 ABAQUS 中的塑性損傷模型，鋼管采用隨動強化彈塑性模型。普通混凝土單軸應力 - 應變關系遵循《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010），方鋼管采用屈服強度560MPa級熱軋重型H型鋼，其應力 - 應變關系依據《鋼結構設計標準》（GB50017-2017）確定。
3、 分析步設置
分析類型設定為靜力 - 通用分析步，設定分析時間長度為 ，同時啟用幾何非線性以考慮結構的大變形效應。
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鋼管混凝土柱有限元模擬
課程說明：
1、介紹鋼管混凝土柱特點、設計理論與方法。
2、以長細比80鋼管混凝土柱為例，詳細介紹了在abaqus中幾何建模、材料本構、接觸定義、初始缺陷施加、加載方式的操作過程及注意事項。
3、對計算結果進行后處理，得到加載全過程曲線，提取鋼管及內核心混凝土的損傷，對計算結果與破壞模態進行解讀。
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展開 大跨度拱形鋼結構施工技術
鋼管混凝土柱采用SRC材料和結構,支撐架腹桿采用桁架單元，其余全部采用梁單元模擬。
荷載條件。
根據實體模型，自重系數取1.0。
檁條、檁托采用線荷載的方式加載于對應橫向桁架上弦，等效荷載取1.53kN/m。
采光玻璃天窗支架采用節點荷載的方式加載于玻璃天窗下方縱橫向桁架上弦節點，等效荷載取5.0kN。
邊界條件。
鋼管混凝土柱底部剛接。
支撐架底部鉸接，不考慮底部加固措施的有利作用；對支撐架頂部進行Y、Z向和轉角約束釋放（見圖14）。
▲ 圖14 支撐架頂部約束釋放示意圖
（3）施工過程分析及方案的實施
第一步、吊裝鋼管混凝土柱，樓層鋼梁。
受力分析：運用軟件模擬分析受力，樓層鋼梁最大應力39.3MPa，符合設計要求。
▼ 現場實施圖
第二步、安裝屋蓋主桁架，形成穩定框架。
受力及變形分析：最大豎向變形13.1mm，出現在樓層鋼梁處，桁架豎向變形小；桿件最大應力38.72MPa。
▼ 現場實施圖
第三步、安裝屋蓋次桁架，形成完整整體；在8.745m標高樓面搭設支撐架。
受力及變形分析：最大豎向變形13.04mm，出現在樓層鋼梁處，桁架豎向變形??；桿件最大應力38.23MPa。
▼ 現場實施圖
第四步、安裝屋蓋跨中第二段桁架。
受力及變形分析：最大豎向變形13.05mm，出現在樓層鋼梁處，桁架豎向變形??；桿件最大應力38.53MPa。
▼ 現場實施圖
第五步、安裝屋蓋跨中第一段桁架。
展開 
基于abaqus的大跨度鋼管混凝土柱-預應力型鋼混凝土格梁pushover分析 ￥100
想用abaqus做pushover的同學們注意啦，該帖子不容錯過，雖然有點貴但是都是干貨，絕對不虧，另外后續還會推出該新型結構的時程分析以及節點滯回分析，敬請關注。介紹如下：基于實際工程建立了新型結構的單跨兩層有限元模型，對其進行pushover分析，采用倒三角荷載進行加載，采用弧長法進行計算，以基底剪力-頂點位移曲線下降到峰值承載力85%作為pushover分析結束標志。然后在后處理中采用pushover小軟件得到能力譜曲線和需求譜曲線，然后利用軟件求得兩條曲線的交點-性能點。根據性能點來判定實際工程抗震性能（具體如何判斷購買后私聊，篇幅教長不便于展開。）該模型較為復雜，模型中涉及到預應力施加方法（降溫法），Pushover分析中水平荷載和豎向荷載的施加，弧長法的設置，本構的設置，相互作用的設置（最重要！！！）等等。以及后處理中能力譜曲線和需求譜曲線的實現方法以及性能點的求解。附件中包含該結構的pushover有限元cae模型，pushover分析后處理中自重生成能力譜曲線和需求譜曲線的軟件以及軟件的使用方法。由于該模型時基于實際工程建立故購買模型的同學們向知道配筋信息的話聯系我，有些東西不方便上傳。下面為該模型部分截圖照片和實際工程部分照片。另外還附上用小軟件生成的小震，中震，大震作用下的性能點。通過該案例的學習，同學們便可以掌握用abaqus對實際工程進行pushover分析。另外在這里推薦一本書《Pushover分析在建筑工程抗震設計中的應用》
展開 基于abaqus的大跨度鋼管混凝土柱-預應力型鋼混凝土格梁動力彈塑性時程分析 ￥100
該模型是單跨兩層實體結構，該模型中涉及到的難點主要有鋼部件和混凝土部件本構的設置，阻尼的考慮（需要首先進行模態分析來獲取結構頻率），預應力施加，附加恒載和活載如何考慮即重力荷載代表值如何考慮（本模型采用非結構質量來考慮），地震波如何施加，如何對地震波的峰值進行加速度的調整。同時由于本模型建模難度較大，故建立模型的方法也是一個難點。下圖為非結構質量的施加；地震波的施加；預應力的施加；本構的設置；附加中包含該實際工程結構動力彈塑性時程分析有限元模型，模態分析有限元模型，阻尼參數生成小軟件，軟件使用方法，地震波，峰值加速度的調整。共6部分。后期做一個用梁單元殼單元模擬梁板柱的多層框架結構的時程分析，同時該框架結構配有鋼筋。敬請關注。
展開 ABAQUS 長柱 初偏心、初彎曲 幾何缺陷的建模
《圓端形鋼管混凝土柱軸壓和偏壓力學性能研究》中有限元建模圖
首先是初偏心：
初偏心的建模方式與偏心柱相同，參考論文《圓端形鋼管混凝土柱軸壓和偏壓力學性能研究》中有限元建模圖，其為上下端面分別耦合于RP點上，然后上下RP點都偏離1/1000構件長度得到。
接下來是初彎曲：
方法1：
對于簡單的模型，可以用放樣（SWEEP）來建模，以鋼管混凝土為例，建立混凝土，選用sweep，先畫軌跡線，這邊構件長度為1000，故點為（-500,0），（500,0），（0,1），最后一點的設置是為設置初彎曲點，1/1000，再選圖中2的選項，即可憑這三點得到平滑的曲線，確定后再設置輪廓，這邊設置為一個圓，點擊確定，即可得到帶初偏心的混凝土，如圖可看到因為初偏心，混凝土向上稍稍隆起，鋼管與其類似。
因為構件長度方向為曲線，在mesh分割網格時可能會出現無法劃分結構網格的情況，收斂性會差一些。
方法1
但如果截面較為復雜，比如有很多鋼筋，逐個建模的效率是很低的，這時得用第二個辦法。
方法2：
將初偏心的模型復制一個出來，這邊命名為60-bk。
上方model-edit keywords-60-bk（中文版為 模型-編輯關鍵字-60-bk）
拉到底部
在紅色區域加入如下語句
*node file,global=yes
U,
加入關鍵字
修改后如圖，這是為了生成一階屈曲模態的節點集，后面初彎曲模型引用這個節點集即一開始就有初彎曲。
要點擊ok。
原先step1去掉，新建一個step。
展開 ABAQUS土木仿真書籍推薦
一、 構件仿真（熱力耦合、擬靜力、屈曲、動力響應等）
（1）徐亞豐《高等土木工程結構（ABAQUS模擬實驗/實驗室模型實驗）》
這本書包含5個例子：
（a）碳纖維鋼骨-鋼管混凝土組合柱受力性能分析
（b）復式鋼管混凝土柱與鋼梁空間節點抗震性能分析
（c）L形鋼管混凝土芯柱溫度場及耐火性能分析
（d）爆炸荷載作用下T形鋼管混凝土芯柱動力響應模擬
（e）十字形鋼管混凝土芯柱側向沖擊作用的動力響應分析
（2）王玉鐲 《ABAQUS結構工程分析及實例詳解》
這本書包含鋼柱屈曲分析、鋼節點擬靜力分析、橋面板屈曲、梁的溫度場分析、剪力墻Pushover等。
二、結構彈塑性時程分析
（1）ABAQUS 結構工程實例建模教程（大連理工大學工程抗震研究所）
（2）陸新征《建筑抗震彈塑性分析：原理、模型與在ABAQUS，MSC.MARC和SAP2000上的實踐》
（3）徐珂《ABAQUS建筑結構分析應用》
（4）上海現代建筑設計有限公司技術中心《動力彈塑性時程分析技術在建筑結構抗震設計中的應用》
（5）張瑾《動力彈塑性時程分析在結構設計中的理解與應用》
三、巖土工程
（1）王金昌《ABAQUS在土木工程中的應用》
（2）朱以文《ABAQUS與巖土工程分析》
（3）費康《ABAQUS巖土工程實例詳解》
四、Python與ABAQUS
（1）曹金鳳《Python語言在Abaqus中的應用》
（2）蘇景鶴《ABAQUS Python二次開發攻略》
五、理論與操作也可看：
（1）石亦平《ABAQUS有限元分析實例詳解》
（2）曹金鳳《ABAQUS有限元分析常見問題解答》
（3）莊茁《ABAQUS非線性有限元分析與實例》
ABAQUS在土木仿真學習中用到的學習資料，可以去我上傳的文檔里下載，資料較全。
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