薄壁型钢管混凝土组合柱轴压受力性能分析

《薄壁型钢管混凝土组合柱轴压受力性能分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、浙江建筑，第27卷，第8期，2010年8月ZhejiangConstruction，Vo1．27，No．8，Aug．2010薄壁型钢管混凝土组合柱轴压受力性能分析Axialcompressionperformanceanalysisofthin-walledConcrete-FilledcompositeTubularSteelColumns赵滇生，帅耀锋，陆长春ZHAODian—sheng，SHUAIYao-feng，LUChang—chun(浙江工业大学建筑工程学院，浙江杭州310014)摘要：采用ANSYS有限元程序模拟分析薄壁型钢

2、管混凝土核心柱极限承载力，将结果与文献[1]的试验结果进行比较，两者吻合较好。通过对3个系列共45个组合柱试件的非线性有限元分析，探讨了核心混凝土强度等级、薄壁型钢厚度和外围混凝土配箍率对核心承载力的影响机理，最后对比分析了不同长细比核心柱的截面稳定系数妒，并提出合理取值。关键词：薄壁型钢管；组合柱；非线性有限元分析；极限承载力中图分类号：TU375．3文献标识码：A文章编号：1008—3707(2010)08—0021—04钢管混凝土构件具有受压承载力高，塑性和韧型的参数和文献[1]中试件性好，节省材料，方便施工等优点。当荷载不大时，的

3、参数相同。试件截面尺可用薄壁型钢管代替厚壁钢管，节省用钢。但钢管寸均为220mmX220mm，高混凝土柱的钢管直接暴露在外，需要进行防锈、防腐度660mm，纵筋采用12mm及防火处理。薄壁钢管混凝土核心柱在薄壁钢管混变形钢筋，屈服强度391MPa；凝土外包一层普通钢筋混凝土，既利用了钢管混凝箍筋采用8mm光圆钢筋，图1模型截面土良好的受力性能，又克服了薄壁型钢管直接暴露屈服强度293MPa，箍筋间在其工作环境中的缺点，具有良好的经济价值和工距为50mm，截面见图1，试程应用前景。件参数见表1。钢管混凝土和型钢混凝土研究比较全面，已有相应的

4、设计或施工规范规程，而国内外研究薄壁型钢外表1组合柱试件参数包钢筋混凝土组合柱的相关资料较少，缺乏设计依据。在收集了国内外同类型构件试验数据的基础上，采用ANSYS有限元软件，通过和试验数据的对比，验证了利用有限元软件模拟试验的可行性，并在此基础上综合分析薄壁型钢管混凝土组合柱的受力性能及注：d一钢管直径，一钢管厚度一混凝土轴心受压强度。其影响因素，以及在不同长细比下截面稳定系数。1．2建立有限元分析模型1有限元模型的建立(1)薄壁型钢管内核心混凝土和管外混凝土都1．1试件设计．选用solid65单元，该单元适用于含钢筋或不含钢筋为了验证

5、有限元分析模拟的可行性，有限元模的三维实体模型，可模拟混凝土的开裂(三个正交收稿日期：2010—03—25作者简介：赵滇生(1957一)，男，浙江义乌人，副教授，研究方向为钢结构、空间结构。22浙江建筑2010年第27卷方向)，压碎，塑性变形及徐变，具有材料非线性处(2)薄壁型钢采用理功能，本构关系采用多线性随动强化模型MISO。shelll81单元，该单元适用核心混凝土由于受到钢管的约束，处于三向轴压状于薄到中等厚度的壳结态，而在模型的计算中核心混凝土的泊松比始终取构，具有应力刚化及大变0．2，钢管的环箍效应很难模拟出来，所以核心混凝形

6、、非线性功能。本构关土本构关系选用文献[2]中推导的本构关系，模拟系采用双线性随动强化模图2钢管、钢筋钢管对核心混凝土的环箍效应。型BKIN，泊松比取0．3。网格划分图纵筋和箍筋采用link8单当时，一()-]元，该单元是杆轴方向的拉压单元，只承受单轴的拉当s>0时，or=or0(1一g)+oroqf旦1压，不承受弯矩，符合纵筋和箍筋的受力特点，本构关、8o／系采用双线性随动强化模型BKIN。单元划分见图2。(>0．92)(3)模型采用分离式建模，由于核心混凝土在受力过程中挤压钢管，接触紧密，外包混凝土受箍筋)南0．92)作用与钢管之间也

7、不易产生滑移，不易发生粘结滑移破坏，所以核心混凝土、钢管和外部混凝土采用共式中：0=1300+14．9k，用节点建模，不考虑粘结滑移效应。1400+soo(，(4)组合柱采用一端自由，一端固结的方式加载，为了避免应力集中，在组合柱的顶端增加刚性垫=1300+14．3k，A=2．0一K，B=1．0一K，板，定义其刚度、强度足够大。(5)分析中，分两个荷载步加载，第一荷载步取-o·1G0"745q，100个子步，第二荷载步取200个子步。此外，为了JB=(z36×10．5)o．25+f,~-o．s)75．0×k)1．0×10_4加速收敛，打开

8、线性搜索和预测器。加载时采用位一混凝土标准强度；移加载，采用残余力的二范数控制收敛。一约束特征系数(=)；2计算结果及分析一钢管混凝土屈服极限；一构件截面含钢率(=A／A)；试件破坏时的变形见