L形方钢管混凝土异形柱轴压受力性能及构造形式改进.pdfVIP

第十届全国现代结构Ⅳ[程学术研讨会 L形方钢管混凝土异形柱轴压受力性能 及构造形式改进 周婷，陈志华，荣彬 (x4^}《*』8f％，x4300072) 摘要将初期研究的L形方锵管混凝士异形柱采用的焊接缀条连接形式政造为开孔钢板连接形式，{I刚有限元分析软件 分析．通过比较分析一瞬埘自楼态，极限承载力、破q、形式和破坏时的戍力i圉等结果，发现将焊接缀条连接式改 进为开扎钟甑连接击由十连接件平面，洲度的增加，增强丁单脏枉的饰同受力作用。歧善TLcFr的轴Ⅱ受力性 能。 关键词：L彤方钢管％凝土异形柱(LCFT)：实体单Ⅱ模型}非线性有限Ⅱ分析 一、引言 初期研究的L形方钢管混凝土异形柱(LCFT)．单肢问采用缀条连接。在进行计算时．假定方钢管混 凝土单肢之间通过等长斜缀条的连接组台彤成LCFT．斜缀条与方钢管混凝土单胜铰接组成空间平行弦桁 架体系．如图I(a)所示。由于缀条平面外剐度较弱，后期研究将其改为开}L钢板连接，间隔布置加劲肋． 如图1(b)所示，保证单肢钢管棍凝土的相互连结和共同工作。 膊 a)焊接缀条连接式 (b)开孔钢板连接式 围1方钢管混凝土异形柱构造示意圉 对于单肢间距离相等的LcFr．截面形式为单轴对称，如图2所示．x和Y轴为中性轴．M轴和N 轴为过形心且与缀条平行的轴，轴压作用下该柱可能发生绕x轴的弯曲失稳，绕M或N轴的弯曲失稳或 弯钮失稳等，而失稳形式与三根单肢钢管混凝土的协同工作情况密切相关．本文主要比较上述两种连接形 式下LCFT的轴心受力性能。 I业建筑2010增刊 第l“全m现代#构I栏学术研讨会 H J ∥X ／ 。、／囡 、 7 M ＼ ＼ ／硝 ＼ 圈2 L形方钢管混凝土异形柱截面形式 二、有限元模型的建立 育限元模型中．采用SOLID65单元模拟混凝土。可以模拟混凝土的托裂破坏．压碎破坏．塑性变形 和徐变。采用SHELLL81单元模拟方钢管和缀条，可以进行线性分析，非线性分析(大旋转和夫应变)。 在钢管壁和混凝土的接触模拟中．混凝土壁面作为“目标面”．聚用TARGE]70单元模拟：钢管壁作为“接 有限元模型。 在有限元模拟中，对混凝±采用hognestad本构关系模型”“，对方钢管和缀条采用理想弹塑性模型 奉构关系””。实体模型建立之后．对其进行映射嘲格划分。其中，对钢管和缀条采用四边形单元进行映射 网格划分．设置划分单元数日时，确保钢管和缀条相交面娃的节点重合，将这些重台节点合并，从而保证 钢管和缀条在这些节点处变形协调；对泥凝土采用六面体单元进行映射网格划分。L形焊接缀条连接和开 扎钢板连接的方钢管混凝士异形柱有限元模型单兀列格划分如图3所示。 (a)焊接缀条连接LCF$ (b)开孔钢扳诖接LcFT 图3焊接冁条洼接LCFI与开孔铜板连接LCFl有限元网格划分 为模拟方钢管壁和混凝上接触作用，设置接触单咒参数．使得ANSYS自动调整接触而问的偏差值． 消除初始缝隙和胡始溥透：在计算过程中，ANSYS自动琐测接触行为状态，从而确定合理的荷载步增量； 托计算过程中．不考虑柳始渗透和毫u始缝隙的影响：在每