鋼骨混凝土異形柱-T型截面抗剪扭性能數(shù)值模擬分析.pdf

1、隨著城市化進(jìn)程的加快，節(jié)約土地、節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境迫在眉睫。而鋼骨混凝土異形柱框架結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)大開間的住宅結(jié)構(gòu)。鋼骨混凝土(SRC)結(jié)構(gòu)的抗震性能優(yōu)越，受力也比較合理。尤其是近年對鋼骨混凝土異形柱的研究表明，其承載性能與普通鋼筋混凝土有明顯的提高。所以鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)，特別是裝配式結(jié)構(gòu)中應(yīng)用越來越廣泛。
　　當(dāng)前，對于普通鋼筋混凝土構(gòu)件在彎、剪、扭復(fù)合受力作用下受力分析已經(jīng)相當(dāng)成熟了。但是對于鋼骨混凝土構(gòu)件在復(fù)合受力條件下的分析卻比

2、較少。現(xiàn)行規(guī)范是建立在彈性理論基礎(chǔ)上，沒有考慮材料的非線性特征，也沒有較充分的實驗依據(jù)，有時也是不經(jīng)濟(jì)的。所以，彎、剪、扭共同作用下混凝土強度以及變形是各國學(xué)者正致力于研究的課題。目前提出的理論主要有空間桁架理論和斜彎理論。
　　本文使用ABAQUS軟件對鋼骨混凝土T型截面異形柱構(gòu)件進(jìn)行受剪扭全過程數(shù)值模擬分析。首先對文獻(xiàn)中用的實驗構(gòu)件，材料與加載條件完全按照實驗的參數(shù)來設(shè)置。然后將數(shù)值模擬出力-位移曲線與實際實驗得出的曲線進(jìn)行對

3、比，結(jié)果表明有限元軟件的分析結(jié)果與實驗結(jié)果有較好的吻合度。對比結(jié)果得出，模擬計算得出的數(shù)據(jù)與實際實驗值比較吻合，誤差在合理范圍內(nèi)。這表明建立的有限元模型其合理性與精確度較高，從而確定了模型的可靠性。同時也證明，模型模擬時使用的混凝土與鋼材的本構(gòu)關(guān)系、單元的選取類型、單元網(wǎng)格的劃分原則、鋼骨與混凝土之間的接觸關(guān)系的處理和荷載的加載步驟等關(guān)鍵因素是符合實際條件的。再此基礎(chǔ)上對論文中的五組構(gòu)件進(jìn)行了全過程的數(shù)值模擬分析。
　　由于鋼骨和

4、混凝土之間，鋼骨與鋼筋骨架之間的相互作用是比較復(fù)雜。目前規(guī)范對于鋼骨混凝土構(gòu)件對極限受彎和極限受扭計算一般采用疊加法。本文對T型截面的鋼骨混凝土異形柱剪扭全過程受力性能模擬的基礎(chǔ)上提出考慮了型鋼粘結(jié)-滑移影響的疊加方法—混合疊加法。并與傳統(tǒng)疊加法進(jìn)行了對比，發(fā)現(xiàn)提出的計算模型與實際實驗吻合度較高。折減疊加法，在傳統(tǒng)疊加法，將截面劃分為內(nèi)部型鋼和外部箱型混凝土構(gòu)件，但還要考慮型鋼混凝土柱的粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系。采用對型鋼極限承載力乘一個折減系

5、數(shù)和混凝土極限承載力相加。本文通過五組預(yù)設(shè)的構(gòu)件進(jìn)行有限元模擬分析來分析鋼骨混凝土異性柱的抗剪扭受力性能，同時驗證組合法的合理性。
　　通過有限元分?jǐn)?shù)據(jù)，通過后處理得出各組件的力學(xué)相關(guān)曲線，得到混凝土、鋼筋、型鋼的應(yīng)力云圖以及鋼骨混凝土構(gòu)件的開裂扭矩與極限扭矩等力學(xué)參數(shù)。分析在剪扭組合下的受力性能，對T形截面鋼骨混凝土異形柱受力性能進(jìn)行全過程分析。利用不同型鋼組合與剛骨率的鋼骨混凝土構(gòu)件證明組合法計算抗扭承載力的合理性。分析結(jié)果表