第1章前言
1中国预制建筑物中现有的当前问题
有机建筑位于我国家的上升，包括预制的钢结构，预制的混凝土结构和装配木结构。其中，组装钢结构被广泛用于大型建筑物（例如工业工厂和大型公共建筑物），这为钢结构的优势提供了较大的跨度，轻量级和灵活性。
预制建筑物的核心问题是连接。在工厂加工后，如何连接现场的梁，柱，墙壁，板和其他组件的传统结构是预制建筑物的核心问题。预制建筑物应突破连接问题。关键是要处理节点，即处理梁和柱节点，柱节点，板梁节点等。但是，在此阶段，我所在国家的几座预制建筑物在这些连接问题中仍然存在许多缺陷。
连接钢结构组件的三种方法：①焊接； ②螺栓连接； ③铆钉连接。第一种焊接方法是，由于局部加热和连接组件的冷却不均匀，将引起钢结构母体物质的残余应力和焊接变形。在焊接连接期间，焊接工人的技术要求很高，施工效率较低，并且位于现场建设的安全风险很高。第二个螺栓连接方法分为普通的螺栓连接和高强度螺栓连接。当使用螺栓连接时，组件定位，校正和连接对施工运营商的技术要求很高，这是耗费的和花费的。禁止了违反建筑工地设计和施工规格的切割，扩展和焊接焊接现象。由于复杂的过程以及一般的工业和民用建筑，很少使用第三种铆接方法。
2解决方案和钢结构连接节点的思考
对于钢结构梁和柱的连接，经过多年的摘要和钢结构结构的研究，作者提出了钢结构梁柱状灌浆锚节点连接方法。它通过了国家专利局的公用事业模型专利审查。
这种新型的灌浆锚节点使用高强度混凝土或基于水泥的灌浆材料将钢梁与钢柱连接起来，以使混凝土或水泥机构的良好压缩性能的优势完全发挥作用。连接节点比其他连接表格更好。这种新型的灌浆锚束节点有利于钢柱和钢梁之间的功率之间的传播。将钢梁上锚定部件插入钢柱牛肉腿的方法不仅可以实现钢柱和钢梁的可靠性。同时，它可以有效地限制钢梁的末端。梁和柱节点的核心区域的总体增强符合此阶段结构设计和地震设计的基本要求，即“强柱和弱梁”和“强节点”。这种新型的灌浆锚束支柱节点解决了钢结构生产处理和安装中错误的问题。生产，加工和安装的错误被消耗和吸收在灌浆盒中，这大大提高了ON -Site安装的效率，提高了施工速度，并且成本大大降低了。
第二章
分析两个层次框架的机械性能性能性能性能
1个项目概述
该项目位于城市。该建筑功能是两层临时办公楼，地板高度为3米，典型的房间为3.3mx6m，南侧的第二层走廊的宽度为1.2m，占Shuangpo Po屋顶的5％。建筑高度为6m，建筑物区域为118.8。地板和墙壁由重量较小的轻质复合材料制成。
2建立有限元模型
主框架结构的分析模型是使用有限元软件yingjianke建立的，如图1所示。
图1主框架结构三维有限元模型
1。组件选择
其中，框架支柱是从150*150*6*6的Square Pillars中选择的，Dark Pinter使用Square Column 75*75*6*6，使用了Q345钢，所有光束均为H150*100* 5*8。 H100*50*5*8，使用Q235钢，地板是轻巧的地板。显示并选择了特定的梁和柱。图2-1和图2-2。
图2-1打开两层梁支柱排列和选择图
图2-1屋顶梁支柱的布置和选择图
2。加载值
根据地板屋顶的特定实践和建筑物的性质，二楼的价值为2.5kn/㎡（1.5kn/㎡地板自重+1KN/㎡额外的恒定负载）。 ㎡;两个层屋顶的值为0.75kn/㎡（0.5kn/㎡轻巧的屋顶+0.25kn/㎡屋顶绝缘），不在屋顶上服用0.5kn/㎡，墙壁负载为1.8kn。 /m。根据“ GB50009-2012）第8章的相关规定选择风负荷。由于建筑物是临时建筑物，因此不考虑地震负载的作用。
3个有限元分析结果
在上述负载值的条件下以及梁和支柱的横截面的选择，使用有限的元素软件来计算主结构的承载能力。结算结果表明结构系统是安全可靠的。 1和图3-2。
图3-1比简单图的第一层梁支柱应力比
图3-2第二层梁支柱应力比很简单
它在以下计算中为混合钢结构梁和柱灌浆节点的机械性能提供了负载基础。在各种负载组合中，选择最不利的负载负载作为以下节点的负载负载。通过比较，最不利的负载的负载组合是负载+活载体+风负载的载波组合。在这种工作条件的作用下，框架梁的内力如图4-1和图4-2所示。结果表明，梁的光束端为20.9kn.m，剪切力为24.7kn。
图4-1单层框架弯曲矩
图4-2一层框架梁剪切
第三章：机械性能分析
1个有限元概述
有限元方法是现代产品及其结构设计的重要工具。它的基本思想是将连续的物理模型分离为有限的单元主体，以便只能在指定的节点上相互连接，然后选择每个单元一个相对简单的功能，类似于模拟的物理数量的模拟该单元，例如单元的位移或压力，以及基于问题所描述的问题的基本方程，建立了单位节点的平衡方程组，然后将所有单元的方程式放入代数方程中，最终引入了解决数字公式组并获得值解决方案的边界条件，例如结构的位移分布和应力分布。制定和优化设计方法可以通过整个产品的整个过程，与每个设计链路平行的准确分析和优化，减少设计过程中的缺陷和缺陷，并大大提高产品的质量和可靠性。
ANSYS WorkBench不仅继承了有限元仿真分析中ANSYS机械APDL接口的最强大功能，而且还提供了CAD Twiet Tway -Way参数链接互动，自动项目数据更新机制，新参数，无缝集成优化的设计工具等。 - 维物理建模功能。它的结构静态分析功能不仅可以执行线性分析，而且可以执行非线性分析，包括材料非线性，几何非线性和单位非线性问题。复杂系统的模拟和高性能计算的创新驱动器为本文中预制的钢结构梁和柱的静态模拟提供了更高的计算效率和可靠的精度。
基于该组件的复杂特征，该模拟使用ANSYS Workbench作为数值模拟的工具。该分析主要涉及四种类型的工作条件。每个工作条件的主要组成部分包括钢柱，类型的钢梁，牛肉腿，固定钢板，肋骨等。每个组件的组装关系是：以焊接形式连接半封闭空间，钢柱形成一个半封闭的空间，在这个空间中放置180个，长度为180，截面大小为150*100*5*8。设置6毫米厚的肋骨，然后使用C60混凝土注入填充剩余的空间，形成组装的钢结构梁和柱灌浆锚节点。第一种节点的结构如下图所示。该模拟中使用的构造函数在节点上修改。
图1节点组装图的第一类
2建立有限元模型
2.1材料
材料的模型模型反映了材料的特征，并直接与负载作用下有限元固体模型的响应与现实一致。材料的模型通常是指材料的应力张力与应变量之间的关系，即材料本身的固有物理方程。它是载荷过程中材料的微观形成机理的宏观表现。对于任何类型，系统和加载的结构，非线性模型模型的精度是计算组件应力状态的组件状态的先决条件。根据不同的工作条件，该有限元分析中使用的钢结构分为Q235和Q345。该混凝土使用C60高强度混凝土。在现有的研究中，基于屈服强度的钢模型的研究非常成熟，为有限元分析提供了完整的理论基础。
通常认为，钢的压力压力应变关系曲线与牵引曲线相同，至少在屈服步骤之前。钢铁的主要结构是：理想的弹性塑形模型如图2.1（a）所示。该模型是最简单的。通常，钢筋的加固（≯1）尚未进入增强部分。该模型适用；弹性增强的模型模型，即两倍的线模型，如图2.1（b）所示，产率后的应力 - 应变关系简化为非常缓慢的斜线，可以是ES'= 0.01E。优势是压力与压力之间关系的独特性。如图2.1（c）所示，形状的加固模型更为复杂，但是它可以更准确地描述钢的较大变形性能。
本文使用理想的流行形模型的理想性能来模拟钢的机械性能。 GB/T700-2006的拟议屈服强度参考了机械性能。 Q235被选为235MPA，选择Q345作为345MPA，弹性模量为2MPa，POSON比率为0.3。本质C60混凝土基于“混凝土结构的规范”（GB50010-2010）轴耐心的抗压强度。
（a）理想弹性模型（b）弹性增强模型（c）弹性增强模型
图2.1这个结构模型
2.2单位类型和网格部门
在ANSYS Workbench中，从简单的自动网格到网格的高级部门，Ansys Meshing具有完美的解决方案。它的网格部门技术继承了ANSYS机械，ANSYS CFD，ANSYS ICEM CFD，CADOE和其他结构网络。部门计划的相关功能。 ANSYS MESHING基于解决问题的物理类型设置相应的，智能的网格部门程序。
组装钢结构梁和柱灌浆锚节点模型主要考虑每个组件的应力应变分布，并根据实际组件大小进行模型模型。物理单元的ANSYS Workbench的默认单元类型是20个节点的10个节点的四个侧面单元（实心187），而六个节点（实心186）。 （Beam188）。该模型中的常规钢组件主要是六个单位。不规则的钢组件和薄零件用于使用四分之一的单元，混凝土单元使用经典的实心65单元。 3维固体结构单元的二级位移模式可以模拟不规则的网格。单元的每个节点都具有XYZ方向的自由度。变形和巨大压力。组件形式的各种问题和更复杂的接触具有很高的分析精度。
在弹头的问题中，单元的质量和数量对解决方案结果和解决方案过程产生了更大的影响。但是，解决大变形问题问题的解决方案是容易出现错误或过于密集单位的不连续性。同时，计算机资源职业已大大增加。因此，在有限元数值模拟测试中，应尝试在计算结果收敛的前提下获得更合适的单位大小。在这项研究中，应根据情况适当增加连接器组件的网格密度和潜在的破坏性表面。
ANSYS Workbench提供了三种网格分割方法：自动分割，清扫方法和多域方法。自动网格除法方法是默认网格分割方法，它依赖于ANSYS强大的自动化功能，并通过实用智能的默认设置简化了新几何体的网格。使用协调的碎片算法将无法分割的实体分开四面体网格。导入多体组件后，独立组件可以在网格部门之间的网格部门共享。网格中的接触表面上的网格相互匹配。强大的情况。在自动网格部门的基础上，相关中心，曲率控制，跨度角中心和最大单位尺寸等工具分为具有较大曲率或突变的螺纹。没有更多的细节。网格分裂结果如图2.2所示。
图2.2示意图的网格部门
2.3边界条件和接触条件
2.3.1边界条件
有限元模型的限制应与实际工程的应用一致。这次主要是研究在最不利的负载条件下锚节点的机械性能。为了能够恢复实际的安装条件并维持组件可以在分析过程中保持稳定性，因此没有严重的刚性旋转会导致分析，这不会收敛。固定在钢柱的两个部分的两个部分上，固定为组，约束如图2.3.1所示。
图2.3.1某种情况的旋转图
2.3.2接触条件
有限元模型中有三种主要的接触类型：无摩擦接触，摩擦接触和联合接触。在此分析中，使用粘合触点在钢组件之间模拟了钢组件的焊接；钢组件和混凝土之间的摩擦接触，以及0.2摩擦系数。
2.4分析步骤和加载方法定义
这次，只有通过最不利的负载下组件应力和应变的分布来考虑有限元值模拟。这是一个静态加载过程。因此，在求解设备中仅设置一个静态分析步骤。根据整体结构的分析，在1.3（Hengdi）+1.5（活载荷）+0.9（X风）条件下，出现了第一个标准层（20.9kn*m）和剪切（24.7kn） 。为了模拟最不利的加载条件，下图显示了加载方法。
图2.4加载方法
3个有限元分析结果
在最不利的负载组合的影响下，该项目着重于四个构造的钢结构梁和柱的应力和应变分布，以提出针对实际工程应用的参考建议。
3.1建筑表格
第一种锚节点的结构如下图所示。其中，钢是Q235的线性增强。钢截面为150*100*5*8。除上层盖和圆柱焊接外，还用剩余部分焊接。
图3.1.1结构形式显示了意图
在最不利的负载组合中，该结构的应力云图和变形云图如下所示。
图3.1.2von-Mises应力云图
图3.1.3变形金刚
根据分析，在节点内角的构造函数内角的角落有应力浓度。由于材料的模型模型使用线性增强模型，因此等效效果达到665MPA，远远超过了Q235的屈服强度值。形式的垂直变形相对明显，最大值出现在牛肉腿的末端，变形值为1mm。
3.2施工表2
第二种类型的锚节点的结构如下图所示。其中，钢是Q345的理想弹性可塑性模型，钢的部分为150*100*5*8。根据建设性形式1，取消牛肉末端的封闭式挡板，将钢板的上板和圆柱焊接到外围钢板的上板和圆柱，并在上下钢上安装4 50*50*8三角肋骨列。
图3.2.1结构形成两个指示
在最不利的负载组合中，该结构的应力云图和变形云图如下所示。
图3.2.2-von-Mises应力云图
图3.2.3变压器
根据分析，次级二级结构的次应力相对均匀，混凝土和钢组件协调外部功率。整个锚节点的应力值通常低于200MPa。尽管在三角肋骨的角点处应力浓度的现象，但最大值是最大的。效应的效果仅为301MPa，低于Q345的屈服强度值；节点的最大变形仍然出现在扩展牛肉腿的末端，最大变形为0.5mm。
3.3施工表III
第三种锚节点的结构如下图所示。其中，钢是Q235的线性增强，钢的截面为150*100*5*8。在结构形式的两个基础上减少了两个三角肋骨，三角肋骨的厚度还原为6mm。
图3.3.1施工表格三个显示
在最不利的负载组合中，该结构的应力云图和变形云图如下所示。
图3.3.3.2-Von-Mises应力云图
图3.3.3变形金刚
根据分析，结构的结构相对均匀，但是在三角肋骨的角点有应力浓度的现象。最大变形值出现在牛肉腿的末端为0.7mm。
3.4结构形式四
第四类锚节点的构造函数如下所示。钢是Q345的理想弹性可塑性模型，H形钢截面为200*100*6*8。钢腹部的两侧有四个长且加速的肋骨。此外，将钢板通过钢腹和中肋的轮廓将钢板向下延伸至130mm的钢板。 100*100*8的三角形是肋骨。
图3.4.1结构形成两个指示
在最不利的负载组合中，该结构的应力云图和变形云图如下所示。
图3.4.2-Von-Mises应力云图
图3.4.3变形金刚
根据分析，该结构的上部钢梁在下部钢梁和下部混凝土牛腿之间很好地锚定，并且整体力均匀均匀。整个锚节点的应力值通常低于200MPa。由于三角形肋骨的大小和厚度增加，因此在三种和结构形式中应力浓度的应力浓度现象将不像构造函数。外部剪切和弯矩首先由H形钢携带。因此，在钢梁的载荷的下侧出现了巨大的应力。等效效应为308MPa，低于Q345的屈服强度值。另外，节点的最大变形在上翼梁的机翼边缘局部出现，刚度较低，最大变形值为1mm。较低的牛肉腿显着变形，并且悬臂梁符合相关的挠度要求。
4个结论
通过使用ANSYS WorkBench有限元软件，本章建立了预制的钢结构梁和H形钢，钢板和混凝土的圆柱。分析，分析结果表明：
（1）根据该项目的建模分析步骤，使用有限元软件ANSYS Workbench，计算出的压力分布和潜在的破坏形式与工程经验非常一致钢结构梁柱节点，这可以满足实际应用的研究要求。
（2）通过提高钢的强度钢结构梁柱节点，增加钢板的厚度，设置肋骨并采用合适的节点结构，它可以有效地提高节点的负载能力。
（3）在这次采用有限元分析的四种类型的节点结构中，在最不利的负载条件下的结构形式二和结构四的结构相对较好，应力分布均匀分布，变形为较少满足相关设计的设计。要求。
