15國創(chuàng)申報0509

1、國家級大學生創(chuàng)新訓練項目申報書項目編號：項目名稱：基于有限元數值分析及截面分析法的型鋼混凝土梁變形性能指標驗證項目負責人：吳梓楠項目管理學院：土木與交通學院指導教師：季靜華南理工大學教務處二一五年四月 填 寫 說 明1.創(chuàng)新訓練項目是本科生個人或團隊，在導師指導下，自主完成創(chuàng)新性實驗方法的設計、設備和材料的準備、實驗的實施、數據處理與分析、總結報告撰寫等工作。2.申報書請按順序逐項填寫，填寫內容必須實事求是，表達明確嚴謹，簡明扼要?？杖表椧睢盁o”。3.“項目編號”一欄不填；“項目管理學院”原則上為項目負責人所在學院。4.申請參加大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目團隊的人數含負責人在內不得超過5人。5

2、.填寫時可以改變字體大小等，但要確保表格的樣式不變；填寫完后用A4紙張雙面打印，左側裝訂成冊。6.申報過程有不明事宜，請與學校教務處實踐教學管理辦公室聯(lián)系。一、基本情況項目名稱基于有限元數值分析及截面分析法的型鋼混凝土梁變形性能指標驗證所屬學科土木工程項目起止時間2015年 5 月 至 2016 年 7 月負責人姓名吳梓楠性別男民族漢出生年月1994.10學號201330202403學院土木與交通學院專業(yè)班級土木工程卓越全英班年級2013聯(lián)系電-mail536548246參與科研情況2015年3月以團隊負責人的身份，成功申報中央高校基本科研業(yè)務費本科生自主選題項目，課

3、題為“型鋼混凝土梁變形性能試驗研究及其變形性能指標適用性驗證”。項目組成員姓名年級所在學院、專業(yè)聯(lián)系電話E-mail謝五寧2013土木與交通學院 土木工程18819472551578932973彭出2013土木與交通學院 土木工程18819487760707168967孔志豪2012土木與交通學院 土木工程15626135015404310185吳培均2012土木與交通學院 土木工程1336186862957034902指導教師姓名所在學院職務/職稱聯(lián)系電話E-mail季靜土木與交通學院教vjingji承擔科研課題情況主持和參加省部級、校級及橫向科研項目三十余項，在國

4、內外學術刊物和學術會 議論文集中發(fā)表科研論文 60 余篇，其中有 30 余篇被三大（SCI，EI，ISTP）索引， 出版教材和專著 5 部。二、立項依據（加頁詳述）（一）研究目的地震是危害人類的嚴重自然災害之一，在很多國家，地震是主要的自然災害。中國人民受到的地震災害尤為重要，地震造成的人員傷亡，中國居世界首位。地震災害已經受到全人類的重視，并引發(fā)科學界對其進行深入研究和防范。人們開始考慮什么樣的結構才能減少地震帶來的損失，于是便對結構進行了一系列的抗震設計。最早的結構抗震設計是抗力設計，但是地震工程的經驗告訴我們，地震烈度提高一度，地震能量增加十倍左右，此時單純依靠抗力來抵抗地震作用，結構底

5、層柱墻截面要提高數倍才能滿足抗力的需求。這是目前在建的高層、超高層結構都無法接受的。引入延性設計思想以后，工程師開始巧妙地利用結構進入延性階段以后的變形能力來耗散地震能量，結構截面尺寸得到極大的降低。在延性抗震思想的指導下，現代建筑越來越高，人類建筑高度的極限，一次次被打破。結構設計思想從抗力設計到延性設計的思想轉變帶來了極大的經濟效益，在節(jié)約資源的同時，也極大地保證了人民的生命財產安全。然而隨著國家經濟技術水平的發(fā)展和人民生活水平的提高，特別是在大型城市，由于主體結構本身的過大變形導致建筑功能特別是生命線工程功能中斷帶來的間接社會經濟損失是人們難以承受的。于是美國學者最先提出了基于性能的抗震

6、理論，并很快為世界各國學者所接受?；谛阅艿慕Y構抗震思想的本質是在綜合考慮建筑、結構功能的前提下，對結構的塑性變形提出必要的限制，在保證結構抗震安全性的前提下，將社會經濟損失降低到可以承受的水平。目前，基于性能的抗震設計主要集中在鋼筋混凝土構件方面的理論和試驗研究，而對型鋼混凝土組合結構構件的變形性能的研究尚缺乏。相比于鋼筋混凝土構件，型鋼混凝土構件有很多優(yōu)點，比如說：變形性能強、抗震性能好、可以配置更多鋼材、加快施工速度和節(jié)省模板支撐等等。由此可見，研究型鋼混凝土組合結構構件的變形性能會更加完善基于性能的抗震設計方法，從而推動人類抗震設計方法的進步，造福每一個人。研究型鋼混凝土組合結構構件的

7、變形性能最直接的方法是進行批量的試件試驗，但這樣會耗費大量資金和時間。利用對典型試件的實驗以及有限元軟件ABAQUS的數值仿真模擬試驗，通過單因素分析，考察各類構件參數對構件抗震變形性能的影響，取得型鋼、混凝土和粘結界面破壞和損傷發(fā)展過程，確定各類組合構件的變形性能指標限值。而變形性能指標的適用性，則需要采取一定的手段進行驗證。因此本課題組擬通過有限元分析軟件及截面分析法對性能指標進行驗證，若條件允許也將選取部分典型試件進行試驗驗證。于此同時，本課題組將推廣截面分析法，讓其功能不僅僅局限與對型鋼混凝土梁的性能驗證，并且能夠完成對其他構件在不同加載方式下的性能驗證。（二）研究內容（1）型鋼混凝土

8、梁不同破壞類型的力-應變關系，裂縫開展特征，破壞形態(tài)，以及影響其力學性能的條件。研究型鋼混凝土梁變形性能指標限值，首先要對其在不同破壞類型狀態(tài)下的裂縫和變形有較深入的認識。所以，本課題組首先以西安建筑科技大學的王朝霞教授對型鋼混凝土梁的破壞過程和影響構建變形的不同因素的研究結果為主進行學習，了解型鋼混凝土梁彎曲破壞，斜壓破壞，彎剪破壞等不同破壞類型的特點。學習其從加載到破壞過程中的力-應變曲線與混凝土開裂強度，型鋼屈服強度，構件破壞強度等指標的關系，了解鋼筋應力，型鋼應力，配鋼率，梁截面尺寸，保護層厚度等因素對其裂縫發(fā)展的影響。（2）熟悉ABAQUS數值分析的方法，并研究型鋼混凝土梁在數值仿真

9、分析中的合理建模方式，包括材料的本構關系以及截面邊界條件的選取。本課題組主要通過數值仿真分析對型鋼混凝土梁進行研究，所以其建模方法的科學與有效性至關重要。而型鋼混凝土梁建模過程中混凝土、鋼筋、型鋼的本構選擇，網格劃分的密度，單元類型的選擇，約束條件的定義等都需要通過數值仿真試驗與實際試驗的對比不斷進行校正，才能合理地模擬型鋼混凝土梁從加載到破壞的過程。（3）合理運用截面分析法，通過課題組自主編寫的程序來完成截面分析法的驗證過程，并拓展截面分析法的適用范圍。截面分析法提供以一種除有限元數值分析之外，能夠與試驗相互結合來驗證性能指標的新途徑。在本課題實行之前，本課題組部分成員已具備一定的軟件編程能

10、力，通過對截面分析法的熟悉掌握來編寫合理的程序，利用程序導出構件的力位移曲線，同時與試驗結果相互結合來驗證性能指標的適用性。除此之外，本課題組將研究如何打破截面分析法的局限性，讓截面分析法及相應程序能夠成功驗證其他構件在不同加載方式下的性能。（3）驗證型鋼混凝土梁構件變形性能指標的適用性。華南理工大學高層建筑研究所對型鋼混凝土梁進行了大量的研究，現已獲得其變形性能指標，該指標選用位移角作為度量標準，并定量地將構件變形性能水準劃分為完好，輕微破壞，輕重等破壞，中等破壞，不嚴重破壞，嚴重破壞六個等級，對應五個變形指標限值(見圖1)。對于有著不同設計參數和力學條件的構件，影響其變形性能指標的因素有很

11、多，經過對大量仿真實驗的統(tǒng)計分析，擬定剪跨比、截面剪應力水平和配鋼率為主要的影響因素。為了驗證上述結論并找到構件性能水準對應的微觀物理意義，本課題組將通過數值仿真分析、截面分析法和其他學者實驗室實驗的數據相互對照的方式進行驗證。圖 1. 構件性能水準和性能限值示意圖（4）典型試驗驗證上述數值模擬結果以及截面分析法的正確性和合理性仍然缺乏試驗驗證的基礎。因此，為了說明其應用的合理性和充分性，有必要將上述研究得出的性能表格給出的組合梁變形性能指標限值與試驗結果進行比較驗證，驗證擬通過盲測試驗進行。（三）國、內外研究現狀和發(fā)展動態(tài)（1) 基于性能的抗震設計理論研究現狀和發(fā)展動態(tài)基于性能的抗震設計思想

12、最早發(fā)端于新西蘭著名學者R.Park教授和T.Paulay教授提出的基于能力的抗震設計原理，美國Northbridge地震和日本的Kobe地震以后，基于性能的抗震設計理論隨之被提出，并很快為世界各國學者所接受。1995年美國加州結構工程師協(xié)會（SEAOC，Structural Engineer Association of California）Vision 2000委員會提出了發(fā)展能夠滿足多種結構性能目標的、指導結構抗震性能的理論框架，發(fā)布了第一個技術文件A Framework for Performance-Based Engineering（SEAOC： Vision 2000）。該文件

13、吸收了Northbridge地震和Kobe地震等震害教訓，考慮了地震近場效應修改地面運動模型，采用了最新的地震參數區(qū)劃圖，改進了主體結構與材料相關的設計。Vision 2000根據建筑物的重要性和設計地震水平，提出了不同的性能目標。對每一個性能目標，給出了大量的表格去描述不同的結構構件和非結構構件的損傷狀態(tài)，但描述大多是定性的，難點在于如何將這些損傷狀態(tài)的描述與分析過程中得到的工程參數聯(lián)系起來。2000年，FEMA349和FEMA356修訂并綜合了FEMA273和FEMA274報告，更新了能力譜方法。在美國太平洋地震工程研究中心（PEER）的推動下，FEMA在2006年頒布了Next-Gene

14、ration Performance-Based Seismic Design Guidelines（FEMA445）。該報告的要點是將性能評估的全過程分為相對獨立又邏輯聯(lián)系的四個階段：地震危險性分析、結構反應分析、損傷分析和損失評估，并通過各階段得到的變量，即地震動強度指標、工程需求指標、損傷指標和決策變量，將整個評估過程有機地聯(lián)系起來。通過這一模塊化架構，可以比較方便地建立嚴格的系統(tǒng)性方法，從而將基于性能的地震工程研究所需的多學科知識組織起來，為全面發(fā)展基于性能的抗震設計和評估規(guī)范定下發(fā)展框架。中國最新國家標準建筑抗震設計規(guī)范（GB50011-2010）和高層建筑混凝土結構技術規(guī)程（JGJ

15、3-2010）以推薦方法的形式，初步引入了基于性能的抗震設計思想，并給出了推薦性的設計建議，但未給出用什么樣的指標界定結構構件特別是關鍵結構構件的損傷程度。廣東省地方規(guī)范高層建筑混凝土結構技術規(guī)程（DBJ15-92-2013）在JGJ3-2010的基礎上，通過引入承載力利用系數和構件重要性系數給出了操作性較強的構件性能化設計方法。但從本質上講，我國目前的性能化設計方法仍然沒有能夠跳出“半性能化設計”的范疇，無法給出構件實際的抗震性能的界定。王亞勇和李應斌等對基于性能的抗震理論的產生背景、基本內容、主要特點以及發(fā)展概況進行了闡述，并結合我國抗震理論和實際的現狀就其研究和應用的前景進行展望。白曉紅

16、和白國良指出對性能指標的進一步量化是基于性能的抗震理論的發(fā)展趨勢。韓小雷季靜等研究了適用于我國工程實踐的鋼筋混凝土結構基于性能的抗震設計和評估方法，提出對不同水準地震作用下結構構件的受力和變形采用彈性和彈塑性方法進行結構分析，從結構和構件兩個層次對承載力和變形進行定量控制，并成功將基于性能的抗震方法應用在多個工程的抗震評估中，取得了顯著的經濟效益。（2）型鋼混凝土組合結構構件研究現狀和發(fā)展動態(tài)自1962年開始，包括Bryson和Mathey在內的國內外學者進行了很多型鋼混凝土粘結性能的試驗研究。國內外關于型鋼混凝土粘結強度的試驗主要有兩種類型，即推出試驗（Push-out test）和短柱試驗

17、（short-column test）。Bryson和Mathey于1962年進行了最早的推出試驗，主要研究型鋼表面狀況對型鋼混凝土粘結強度的影響。Hawkins于1973年進行的型鋼混凝土推出試驗主要研究了混凝土澆筑位置、型鋼截面尺寸和橫向配箍率對型鋼混凝土粘結強度的影響。Roeder在1984年首次在試驗中考慮了粘結應力沿型鋼錨固長度的變化，研究了粘結應力分布規(guī)律。1999年，Roeder和Robert對以往的型鋼混凝土粘結性能的試驗研究結果進行統(tǒng)計和分析，并進行了18個試件的壓入試驗，著重考察了混凝土保護層厚度、橫向配筋和配箍形式，型鋼截面尺寸、型鋼錨固長度、加載方式、剪切連接件等對粘結

18、強度的影響。西安建筑科技大學鄭山鎖和李磊對型鋼高強混凝土梁、框架柱、框架節(jié)點的抗震性能和受力機理進行了系統(tǒng)的研究。主要關注型鋼與高強混凝土的協(xié)同工作性能。清華大學聶建國和樊建生對鋼管混凝土柱、鋼-混凝土組合梁、鋼筋混凝土疊合板的抗震性能進行了一系列的試驗研究。對型鋼混凝土組合結構在橋梁工程中的應用進行了有益的探索。梁興文等對型鋼混凝土剪力墻結構基于位移的抗震設計和評估方法進行了初步的研究，通過對相應性能目標狀態(tài)的宏觀描述，給出了型鋼混凝土剪力墻結構各性能水平的層間位移角限值。（四）創(chuàng)新點與項目特色本課旨在研究型鋼混凝土梁的仿真建模方式及其變形性能指標限值的適用性。主要創(chuàng)新之處說明如下：（1）

19、根據盲測試驗原理研究型鋼混凝土梁構件的變形機理及驗證其變形性能指標，將真實試驗、仿真試驗、程序分析、指標預測結果四者相互對照，能夠較為準確地得到型鋼混凝土梁的構件建模方案以及變形性能水準的準確性。（2） 采用截面分析法來獲得型鋼混凝土梁的力位移曲線。（3） 運用軟件編程的手段來完成截面分析法的分析過程。（4） 推廣截面分析法及相應程序，使其能夠完成對其他構件在不同加載方式下的性能驗證。（五）技術路線、擬解決的問題（1）擬解決的關鍵科學問題1）在ABAQUS中不同邊界條件和加載方式下的型鋼混凝土梁的合理建模方式 在確定型鋼混泥土組合梁的變形性能指標限制時，需要使用有限元分析軟件ABAQUS進行數

20、值分析。分析過程中的材料本構設置以及建模方式的準確性是需要解決的問題。2）掌握截面分析法的分析方法，通過編寫程序來運用截面分析法 截面分析法是一種獲得構件力位移曲線的新手段，只有對截面分析法有充分的認識，才能編寫合理的程序來完成截面分析法的整個分析過程。3）型鋼混凝土梁變形性能指標適用性的驗證手段 在獲取了型鋼混凝土梁的變形性能指標的基礎上，需采用一定的試驗手段來驗證性能指標的適用性。4）推廣截面分析法及完成截面分析法分析過程的程序 本課題的性能指標驗證擬采用懸臂梁加載來完成，因此截面分析法及其對應的實行程序是根據懸臂梁加載方式來分析的。而對其他構件的多種加載方式，則需要再進行針對性的分析，以

21、此來對截面分析法進行推廣。（2）研究基礎1） 定義組合構件抗震性能水平根據建筑抗震設計規(guī)范提出的針對結構抗震性能的7個水準小震完好（1*）、中震完好（2*）、基本完好（3*）、輕微損壞（4*）、輕中等破壞（5*）、中等破壞（6*）、不嚴重破壞（7*）。其中結構處于小震完好、中震完好和基本完好狀態(tài)，對組合構件變形的要求均處于彈性極限位置附近。因此在本課題組在前期工作已將上述前三個性能水準均歸為完好狀態(tài)，對應的組合構件變形極限是彈性極限變形，其他性能水準與整體結構保持一致，因此可得性能水準示意圖如下：圖 1. 構件性能水準和性能限值示意圖對于延性破壞，以構件材料損傷和塑性變形發(fā)展定義構件的抗震性能

22、水準是有意義的。因此本課題在區(qū)分構件破壞類型的前提下，對延性構件將使用上述6個抗震性能水準的進行破壞形態(tài)描述。2） 各類組合構件破壞類型的分類與判別彎曲破壞、剪切破壞、粘結滑移破壞是三種基本的構件破壞類型，同時由于組合構件的破壞過程具有階段性，比如彎曲破壞發(fā)展到后期會表現為粘結滑移破壞的特征等，因此在具體的案例中，會充分考慮三種基本破壞類型的耦合作用問題。彎曲破壞是由正截面抗彎承載力不足引起的破壞；剪切破壞是由斜截面受剪承載力不足引起的破壞；粘結滑移破壞是由于鋼材和混凝土的粘結滑移造成協(xié)同工作性能喪失；耦合破壞指由一種破壞類型首先發(fā)展直到其他破壞類型發(fā)展至完全喪失工作性一種破壞類型。組合構件的

23、變形性能與其界面粘結滑移特性有關，為了考慮粘結滑移的影響，需要引入較為復雜的粘結滑移本構模型，這對計算和分析帶來了極大的困難。實際結構中常用的組合構件，多配置足夠的抗剪連接件或其他約束粘結滑移的構造措施，保證組合構件材料之間的協(xié)同工作性能。因此，為了使本研究由淺入深、循序漸進地進行，本課題暫且不考慮粘結滑移破壞的影響。綜上所述，本課題將采用彎曲破壞、剪切破壞、彎剪破壞（耦合破壞）三種破壞對于型鋼混凝土的破壞類型進行描述。3） 確定型鋼混凝土構件的變形性能指標限值構件變形指標可以是構件的位移角和彎曲轉角。對于延性彎曲構件，位移角和彎曲轉角是對變形的不同度量形式，其中彎曲轉角物理意義更為明確，與截

24、面彎矩的關系也更清晰，但是彎曲轉角受構件的塑性區(qū)長度影響顯著；而位移角則與塑性區(qū)長度的選擇無關，因此本課題擬優(yōu)先選用位移角作為組合構件變形性能指標。 圖 2. 研究分析流程圖基于理論研究成果，初步建立具體的材料應變范圍與5個變形性能水準的對應關系原則，即確定構件性能水準的微觀物理意義，以方便對數值仿真分析結果的分析。對收集到的組合構件試驗數據和數值分析結果，首先利用概念初次判斷關鍵影響因素和次要影響因素；其次利用數理統(tǒng)計方法進行分析，確定影響結構構件破壞類型和變形性能的關鍵因素，并分析確定各因素的影響水平以及各因素與構件設計參數之間的關系。保留關鍵的和敏感的影響因素，忽略次要的和不敏感的影響因

25、素，回歸確定具有一定可靠度的組合構件變形性能指標限值，并制定各類組合構件的指標限值表。在本課題開展之前，本課題組已經取得具有參考意義的鋼筋混凝土梁變形性能指標4）影響型鋼混凝土梁變形性能的主要因素 對于有著不同設計參數和力學條件的構件，影響其變形性能指標的因素有很多。在本課題組進行之前，部分組員已經過對大量實驗進行統(tǒng)計分析，擬定剪跨比、截面剪應力水平和配鋼率為主要的影響因素，其中以剪跨比為最主要的影響因素。剪跨比指構件截面彎矩與剪力和有效高度乘積的比值，既主應力與切應力之比。在其它因素相同時，剪跨比越大，抗剪能力越小。配鋼率指型鋼混凝土中，型鋼的面積與構件有效面積之比。（3）擬采取的研究方法、

26、研究方案、可行性分析針對上述關鍵技術問題，本課題進行了充分的分析，擬采用以下具體方案來解決上述技術問題。1) 在ABAQUS中對于不同邊界條件及加載方式采用合理建模方式 在課題組將采用有限元分析軟件ABAQUS對型鋼混凝土梁構件變形性能指標進行適用性驗證，為了保證驗證手段的準確性，需要保證建模方式的合理性。在課題組目前已完成了對型鋼混凝土梁的簡支梁式兩點加載（圖3）以及懸臂梁式加載（圖4）兩種建模方式，并驗證了其合理性。 圖3 圖4 A. 簡支梁式試件（S型）兩點加載PART:由于試件的對稱性，本課題組只繪制了一半的簡支梁，通過設置正確的邊界條件，來達到模擬完整簡支梁試件的效果（圖5）。圖5

27、簡支梁式加載建模PROPERTY: 混凝土材料采用塑性損傷本構模型，普通鋼筋采用理想彈塑性模型如圖6-a所示，高強鋼筋采用彈塑性雙斜線模型如圖6-c所示，型鋼采用彈塑性加硬化的三折線模型如圖6-b所示。圖6 型鋼與鋼筋本構 CONSTRAINTS AND BCs:設置邊界條件是整個建模過程中的難點，其中包含了型鋼與混凝土、鋼筋籠與混凝土的接觸關系，鉸支座的邊界設置，簡支梁中央截面的邊界設置，位移的施加，監(jiān)測點的設置等問題。對于型鋼和混凝土的接觸關系，本課題組采用embedded嵌入的方式使其變形相互協(xié)調，以解決不考慮粘結滑移的模擬問題。而對于鉸支座的邊界設置，簡支梁中央截面的邊界設置則較為復雜

28、，下文將分別進行論述。支座的邊界條件:設置鉸支座的邊界條件可以分為兩步進行。第一步將支座定義為剛體；第二步使用恰當約束來模擬簡支的作用。A、 由于支座的變形狀況不是本課題關心的對象，因此本課題組利用參考點將支座定義為剛體(圖7)。 圖7 簡支梁支座定義剛體B、 為模擬簡支的作用，本課題組選擇對支座的右側面底邊進行約束，約束時采用限制U1,U2的約束方式(圖8)。 圖8 簡支梁設置支座約束簡支梁中央截面的邊界條件：設置簡支梁中央截面的邊界條件同樣需要分兩步進行。第一步設置約束；第二步耦合位移監(jiān)測點。A、 由于簡支梁構件的對稱性，在對截面進行約束時，本課題組采用對稱約束的方式，具體是對U3,UR1

29、,UR2的約束（圖9）。 圖9 簡支梁徑中設置約束B、 耦合位移監(jiān)測點時，最主要的問題是需要避免過度約束。在第一次建模時，本課題組將整個中央截面與監(jiān)測點進行，在warning中出現了過約束的警告，在submit之后生成了一個混亂的錯誤曲線(圖10)。由于截面底部線段上的點在加載過程中可以近似成一種平動的關系，因此本課題組在耦合監(jiān)測點時選用了截面底部線段(圖12），此時有效的避開了截面過約束的問題。圖10 過約束產生錯誤的力位移曲線 圖11 正確的力位移曲線圖12 設置正確的位移耦合條件JOB:完成上述的關鍵邊界條件設置，本課題組獲得力-位移曲線(圖11），與現實中的力-位移曲線的趨勢相吻合，以

30、此證明建模方式的準確性。B、懸臂梁式加載建模時關鍵位置依舊在于邊界條件的設置，但相對模擬簡支梁加載來說，難度下降了不少。水平位移施加點同時也充當一個位移監(jiān)測點作用(圖13)；底部基礎梁則對整個底面進行全方位（U1,U2,U3,UR1,UR2,UR3）的約束,以此模擬構件與底部剛接的效果（圖14）。從輸出文件的力位移曲線（圖15）可得，此建模方式合理。 圖13 施加位移及檢測位移 圖14 懸臂梁設置底部約束圖15 懸臂梁加載的力-位移曲線除簡支梁兩點加載、懸臂梁式加載外，常見的加載方式還有簡支梁單點加載等。在課題進行中，本課題組將在已有的基礎上，根據需要建立準確的模型對構件進行必要的數值分析。2

31、） 運用截面分析法來獲取結構力位移曲線本課題在驗證型鋼混凝土梁的性能指標時，運用懸臂梁加載方式（圖16）進行驗證，因此截面分析法也將基于懸臂梁加載方式來進行分析。為能夠更好的描述分析過程，本課程組繪制了一個簡易的截面分析法流程圖（圖17）圖16 試驗采用的懸臂加載方式圖17 截面分析法流程步驟:利用構件的相關信息(如構件配鋼率、構件長度等)，計算獲得構件截面的彎矩曲率圖像（圖18）。H=0為構件的懸臂端，H1為構件的固接端。My、Mu、H(2)的具體意義在圖中已有給出。當彎矩為Mu時，我們可以獲得Mu-H關系曲線，其斜率既為V(max)，此時My所對應的H值即為H(2)。圖18 構件截面彎矩曲

32、率圖像步驟:V為懸臂頂端所受的剪力，此時V取值范圍為0,V(max)，在區(qū)間內選取n個V值（n越大,力-位移曲線更精確）。步驟:A、當V值對應圖像中M=M1<Mu,在截面彎矩曲率圖像中，我們可以獲得圖像與M=M1的2個交點，設左側點交點為（1，M1）右側交點為（1，M1）。通過任意交點都可以形成一個構件彎矩-曲率圖像:1、 左側交點（1，M1）M值未達到Mu，截面彎矩曲率圖像在(0, 1)范圍內的圖像即為構件的彎矩曲率圖像。2、 右側交點（1，M1）M值已達到Mu后下降至M1，此時過點（2，M2）（1，M1）作二次曲線與點（2，M2）相切（如圖 中的虛線線段）。此時獲得構件彎矩曲率圖像，

33、分別為彈性變形時的直線線段以及彈塑性變形的虛線線段。B、當V值對應圖像中M=Mu時，僅可獲得一個構件彎矩曲率圖像，為截面彎矩曲率圖像的上升段。步驟：根據M=V*H，獲得構件高度曲率圖像。步驟：利用反函數獲得構件曲率高度圖像。步驟：通過兩次積分獲得構件位移高度圖像。步驟：帶入H=0獲得構件頂部位移，即獲得力位移曲線上的對應點。步驟：描點連線獲得構件力位移曲線。整個截面分析若單純使用手算，會花費大量的時間與靜力。因此本課題組擬自行編寫程序，通過程序來完成截面分析的整個分析過程，編程語言擬采用C#。程序完成后，僅需導入型鋼混凝土梁的相關信息即可獲得型鋼混凝土梁的力位移曲線。3）截面分析法的推廣上文中

34、敘述的截面分析法，是本課題組基于對型鋼混凝土梁的懸臂加載試驗來進行分析的。而對于其他加載方式下構件的性能分析，則上述截面分析法的適用性需要進一步的驗證。因此，本課題組擬通過對比ABAQUS與截面分析法的分析結果來驗證截面分析法在其余加載方式下的適用性。4）型鋼混凝土梁變形性能指標適用性的驗證手段為驗證型鋼混凝土梁變形性能指標的適用性，本課題組擬采用設計構件盲測試驗來進行適用性驗證。1、 首先設計少量的典型構件，利用已經取得的構件變形性能指標限值表，預測設計構件的性能指標限值。2、 然后對典型構件進行結構試驗得到真實的構件性能指標限值。3、 最后對比分析判斷結果的適用性和準確性：1） 如果多個構件的預測結果和試驗結果誤差超限，則證明該表格實用性極差甚至是錯誤的，應分別檢查試驗和表格，分析預測失敗的原因；2） 如果僅有少數構件的預測結果與試驗結果誤差超限，則證明表格具有一定的適用性和準確性，應該充分分析表格和試驗，分析少數試件預測失敗的原因，對表格進行修正或進行更多的結構試驗驗證；3） 如果全部構件預測結果誤差均未超限，則證明該表格具有較強的適用性和準確性，此時即可認定已經取得的構件變形性能指標限值具有足夠的工程應用的準確性和適用性。本課題擬在對指標限值驗證的同時，進行數值盲測試驗對比驗證。若實驗室未達到試驗條件，本課題組將收