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第十届全国现代结构工程学术研讨会 钢管钢骨混凝土轴压短柱力学性能研究 王鑫 (辽宁省城市建设学校，沈阳i10163) 提要：本文分析轴心受压下组合柱的全过程曲线，探讨钢管钢骨混凝土轴压短柱的静力性能。利用修正的核心混凝土本构 关系模型，采用大型有限元软件ABAQUS进行钢管钢骨混凝土轴压短柱的非线性分析，利用得到的全程曲线分析配 骨系数对轴压短柱力学性能影响。由全程曲线分析可知，随着套箍系数与配骨系数的提高，钢管对混凝土的3向约 束作用明显增强，轴心抗压强度明显提高，组合柱的后期延性也显著增强。 关键词：钢管钢骨混凝土；套箍系数；组合柱；轴压；延性 一、引言 钢管钢骨混凝土是将工字钢插入钢管内部，然后灌入混凝土的新型重载柱。它比钢管混凝土和钢骨混 凝土具有更高的承载能力和更好的抗震性能【I训。钢管钢骨混凝土具有施工方便，避免了混凝土施工的支模 板等工序。随着时代的发展与人们对建筑结构功能多样化的要求的逐步提高，一些大跨、高耸、重载的建 筑需要建设，对于普通的钢筋混凝土结构不能满足上述的要求，而钢管钢骨混凝土结构具有较大的承载力， 能够满足工程上与人们对使用功能的需要，所以具有广阔的市场前景。本文主要针对轴心受压的钢管钢骨 混凝土柱构件进行研究，因为轴心受压是钢管钢骨混凝土最基本也是最理想的形式，是研究一系列特殊力 学性能的基础。笔者根据以往的研究理论和成果，利用修正的核心混凝土本构关系模型，采用大型有限元 分析软件ABAQUS软件进行轴压短柱的非线性分析，并针对非线性全程曲线进行主要影响因素的探讨， 在理论上进一步深化对钢管钢骨混凝土轴压短柱静力性能的研究，为实际工程提供理论依据于参考。 二、本构关系模型 (一)钢管 钢管采用双线性等向强化模型，其本构关系如图l所示。 厶 O 图1钢管应力一应变曲线关系 1374 工业建筑2010增刊 第十届全国现代结构工程学术研讨会 (二)钢骨 钢管钢骨混凝土轴心受压时，钢骨上的侧向力较小，可以认为钢骨仅承受轴向荷载作用，同时外部钢 J。 管和混凝土有效地防止了钢骨的局部屈曲，钢骨的实际受力情况接近于实测的受拉应力一应变模型17 (三)核心混凝土 钢管钢骨混凝土在轴心压力作用下，由于混凝土受到外包钢管和内部钢骨的共同约束，使混凝土处于 三向应力状态，这不仅使核心混凝土的抗压强度得到提高，同时也改善了混凝土的后期延性，使几种材料 发挥最大的性价比，充分达到了组合结构叠加的1+1)2的效果。根据文献[8]中所述，对核心混凝土的本构 关系进行修正，得到了核心混凝土的应力一应变关系如下： 吒=正。(2x—X2) (X≤1) (蚴．12) f厶[1+q(x口-1)] 即t“赤]小¨2，卜州’n’ 式中．工=昙：嚷为混凝土压应力．厶为杨心混凝土抗压强度．肛g和口为待定参数。 (1)厶的修正 当考虑外包钢管与内部钢骨对混凝土的双重套箍作用的影响，对核心混凝土LC的具体表达式为： c2， 厶=[·+(-o．。54p2+。．4口+。．32√万)(凳)0’45]∥ 混凝土的面积；厶、厶、厶分别为钢管和钢骨的屈服强度，混凝土轴心抗压强度标准值。 (2)气的修正 当考虑钢骨对峰值应变的影响时，表达式为