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《型鋼混凝土柱恢復力特性的數(shù)值模擬》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、四川建筑科學研究第38卷第6期l8SiehuanBuildingScience2012年12月型鋼混凝土柱恢復力特性的數(shù)值模擬李凱文，一，鄒昀。(1．無錫城市職業(yè)技術學院，江蘇無錫214153；2．無錫環(huán)境科學與工程研究中心，江蘇無錫214153；3．江南大學環(huán)境與土木工程學院，江蘇無錫214122)摘要：為了研究型鋼對混凝土柱力學性能的影響，利用有限元分析軟件ABAQUS建立兩組鋼骨混凝土柱與普通混凝土柱的對比分析模型，進行了單調(diào)加載與循環(huán)往復加載下的非線性有限元分析。對比分析結果表明，單調(diào)加載下型鋼混凝土柱(
2、SRC)的承載力與變形能力明顯高于普通混凝土柱(RC)；在循環(huán)往復荷載作用下，型鋼混凝土柱的滯回環(huán)比普通混凝土柱飽滿，型鋼混凝土柱的耗能能力達到普通混凝土柱的1．4倍以上。進一步比較分析軸壓力系數(shù)和配箍特征值對型鋼混凝土柱的滯回特征、耗能和骨架曲線的影響，發(fā)現(xiàn)柱軸壓力系數(shù)的變化對型鋼混凝土柱的耗能有影響，而配箍特征值對型鋼混凝土柱的耗能的影響不大。分析結果對工程型鋼混凝土柱的設計和應用有一定借鑒作用。關鍵詞：型鋼混凝土柱；有限元分析；軸壓力系數(shù)；滯回曲線；耗能中圖分類號：TU323．1文獻標識碼：B文章編號：10
3、08—1933(2012)06—018—040引言1有限元分析模型型鋼混凝土(SRC)結構是鋼一混凝土組合結構的一種形式。與傳統(tǒng)的鋼結構或混凝土(RC)結構相比，SRC結構具有很強的性能優(yōu)勢和經(jīng)濟優(yōu)勢，在國內(nèi)外被廣泛應用?；謴土δＰ褪歉鶕?jù)大量從試驗中獲得的恢復力與變形的關系曲線經(jīng)適當抽象和簡化而得到的實用數(shù)學模型，是結構構件的抗震性能在結構彈塑性地震反應分析中的具體體現(xiàn)。國內(nèi)外有關專家學者對普通混凝土框架柱在恢復力特性方面做了大量的試驗研究，并提出了一系列的恢復力特性的計算模型，這些研究成果對型鋼混凝土構件恢復力
4、模型的研究具有重要借鑒意義。型鋼混畫：凝土結構是介于鋼筋混凝土結構和鋼結構之問的一種結構，它兼有鋼筋混凝土和鋼結構的一些特點，構件的恢復力特性也介于兩者之間。當型鋼含量較少時，恢復力特性接近于鋼筋混凝土構件的特性；當型鋼含量較多時，型鋼混凝土構件在一定條件下明顯地具有了鋼構件的某些特性。故在此，對型鋼混凝土的恢復力特性進行非線性數(shù)值模擬。收稿日期：2011-07-07一一作者簡介：李凱文(1968一)，男，江蘇無錫人，碩士，研究員級高工，(a)鋼筋與鋼骨模型(b)混凝土模型主要從事混凝土結構理論和結構加固方面的研
5、究。基金項目：江蘇省第七批“六大人才高峰”項目(JY-060)；中央高校圖2分析模型基本科研業(yè)務費專項資金(JusRP21oo5)E—mail：zouyun—22@126．tom2012No．6李凱文，等：型鋼混凝土柱恢復力特性的數(shù)值模擬191．2材料的本構關系信息見表2。在柱頂施加相同的位移，單調(diào)荷載作1．2．1混凝土本構關系用下得到各構件的P一△曲線。對比分析結果如圖對于SRC柱，可劃分為箍筋外無約束混凝土區(qū)5所示。和箍筋內(nèi)有約束混凝土區(qū)，箍筋外認為混凝土處于表2SRC柱與RC柱模型參數(shù)單軸受壓應力狀態(tài)，采用
6、Saenz模型來模擬無約束區(qū)混凝土單軸受壓應力一應變關系。箍筋內(nèi)認為混凝土處于多軸受力狀態(tài)，可等效為單軸受壓應力狀態(tài)，所采用的混凝土應力一應變曲線如圖3所示。圖3混凝土受壓的應力一應變關系圖5SRC柱與RC柱的P一△對比曲線1．2．2鋼材本構關系圖5反映出在截面尺寸與材料特性相同的材料分析中縱筋、箍筋和型鋼均采用常用的多折線情況下，鋼骨對于柱的承載力有明顯提高，同時，構性隨動強化模型(MKIN)，如圖4所示。泊松比均件的變形能力也得到改善。為0．25。鋼材受拉超過屈服平臺后進人強化段，強2．2SRC柱與RC柱的滯
7、回性能分析化段簡化為直線，屈服平臺對應的最大應變即假設循環(huán)往復荷載作用下，得到不同構件的滯回曲為。=4e。受拉鋼筋和型鋼翼緣的極限拉應變根線。將各組鋼骨混凝土柱與普通混凝土柱模型的滯據(jù)、E、E計算得到。分析模型中鋼材的力學回曲線繪制在同一幅圖中，如圖6所示。很顯然，鋼性能指標見表1。骨混凝土柱與普通混凝土柱的滯回特性具有明顯差異，鋼骨混凝土柱的滯回曲線比普通混凝土柱的滯回曲線飽滿，說明地震作用下，鋼骨混凝土柱的抗震性能得到了明顯改善。島曩圖4鋼材本構關系表1鋼材材料性能類型l／MPal／MPa擊12l220203
8、53．79574．22圖6SRC與RC柱滯回曲線對比882570513．40523．35擊1O102330466．11492．80型鋼615303o9．59403．95利用最大的滯回環(huán)進一步計算的2柱的耗能能力及耗能結果對比見表3。由表3看出，型鋼混凝土柱的耗能能力達到普通混凝土柱的1．4倍以上。2SRC柱與RC柱對比分析軸壓比越小，型鋼混凝土柱的耗能能力提高越多。2．1
