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第九届全国现代结构工程学术研讨会 T形钢骨混凝土异形柱轴压力学性能有限元分析 郝丽丽徐亚丰 (沈阳建筑大学土木工程学院，辽宁沈阳110168) 提要t为了研究T型钢骨混凝土柱在轴心受压荷载作用下钢骨、混凝土、箍筋以及纵筋的受力性能，本文利用有限元分析 软件ABAQUS建立了T型钢骨混凝土柱的有限元模型，以钢骨厚度为参数，本模拟试验建立了三根不同钢骨厚度的 轴心受压柱以及一根普通钢筋混凝土柱的模型，合理的选取了材料的本构关系，确定了单元类型，并采用合理的界 面接触、荷载步大小以及网格大小的设置，得到了试件的变形图与钢骨、钢筋、混凝土的应力云图。并绘制出四种 试件的荷载一纵向位移曲线以及钢骨、钢筋、混凝土的荷载一应变曲线，分析了钢骨、钢筋、混凝土的受力机理与 破坏特征。分析结果表明：钢骨越厚，试件的承载力越高，试件破坏时的变形越大、延性越好，并且均明显好于钢 筋混凝土柱。 关键词：T型钢骨混凝土柱，轴心受压，有限元分析 一、引言 目前，钢一混凝土组合柱的形式主要有：钢骨混凝土柱、钢管混凝土柱、钢管混凝土组合柱u1。钢骨 混凝土结构，是由型钢、纵筋、箍筋及混凝土组合而成，即核心部分为型钢，外部加以箍筋约束并配置适 当纵向受力钢筋的混凝土结构。它是介于钢结构和混凝土结构之间的一种新型结构形式，它通过型钢、钢 筋、混凝土的协调工作使得钢筋卓越的抗拉性能和混凝土良好的抗压性能都得以充分发挥，因此有效的解 决了混凝土结构中受拉区混凝土开裂后退出工作的问题，同时也可以利用混凝土替代钢结构中部分受压区 钢材，经济效益显著。同时它具有良好的截面形式，可在住宅建筑中做边柱使用，柱的肢厚通常与墙厚一 致，避免了矩形柱在走廊和房间角部突出的缺点，增强了建筑内部的美观、增加了房间的有效使用面积， 同时使建筑的布局更加灵活，具有很大的研究意义和应用前景憧。。由于钢骨混凝土结构的诸多优点，它正 受到越来越多的重视和应用。本文在对钢骨高强混凝土T形短柱轴压试验研究∞，的基础上，采用试验中的 模型尺寸、材料力学指标，利用大型有限元分析软件ABAQUS对T型钢骨混凝土柱在施加轴心荷载作用下 受力性能进行了模拟并对其在轴心受压时的变形，破坏机理以及受力特点做了初步的分析。 二、 非线性有限元分析模型的建立 建立一个合适的三维非线性有限元分析计算模型是准确有效分析钢管混凝土组合结构力学性能的关 键，尤其是分析复杂的异形钢管混凝土芯柱，建立一个准确的模型就显得至关重要。本文利用有限元分析 程序ABAQUS建立了不同钢骨厚度的十字形钢骨混凝土柱的三维非线性有限元分析模型并分析了其受力性 能。 (一)模型的设计尺寸 如图1所示： 工业建筑2009增刊 1235 第九届全国现代结构工程学术研讨会 图1构件截面尺寸(单位：嗍)(图中引线为所测应变位置) (二)钢材的本构模型 钢材的应力一应变曲线模型采用参考文献【4】中的模型，描述为完全弹塑性的双直线模型。 (三)混凝土的本构模型 本文中混凝土采用强度等级为C60的高强混凝土。输入材料塑性性能时要根据试验得到的名义应力， 应变换算为真实应力／应变。计算混凝土颦性性能时采用美国E．Hognestad建议的模型4I。 模型的上升段为二次剖物线，下降段为斜直线： 广 ／ 、2-1 2昙一(昙J 上升段：占≤氏，仃=正l l r 。一。] 下降段：eo≤￡Eu，t7=L11-o．15≠≥I c“1一‘o L j 式中 C——峰值应力(棱柱体极限抗压强度) 靠——相应于峰值应力时的应变，取岛．--0．002 ￡。——极限压应变，取F。。=0．0038 同时定义材料塑性时要注意：*PLASTIC下面第一