型钢混凝土柱复合受扭性能的非线性有限元分析

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发布时间：2021-09-03

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型钢混凝土柱复合受扭性能的
非线性有限元分析
陈杰，邵永健，徐佩登
(苏州科技学院土木工程学院，215011)
摘要：基于4个比例为1：2的H型铜混凝土柱在单调荷载下的复合受扭试验．运用ABAQUS建立相应的有限
元分析模型。通过对比开裂扭矩、极限扭矩和扭矩一扭率曲线，验证了有限元分析在型钢混凝土复合受扭性能研究方
面的有效性，分析了轴压比、扭弯比和混凝土强度对型钢混凝土柱复合受扭性能的影响。研究结果表明，提高轴压比可
提高型钢混凝土柱的极限扭矩，但对其后期延性不利；扭弯比的减小使弯曲损伤加大，对于构件极限抗扭不利；提高混
凝土强度可提高构件的极限扭矩但后期延性变差。
关键词：型铜混凝土柱；复合受扭性能；ABAQUS数值模拟；轴压比；极限扭矩；混凝土强度
Abstract：Based on 出e combined torsion tests of 4 half seale SRC fSteel Reinforced Concrete1 c~umns under
monotonic 1oads，corresponding finite element models are established by nonlinear finite element analysis software of
ABAQUS．By comparing torsion-torque curve，the validity and accuracy of the finite element analysis are verified in terms of
the research about山e steel reinforced concrete．The influence of the axial compression ratio、torsion—bending ratio and
concrete strength on the perform ance of the SRC column under the combined torsion are analyzed．The results show that
increasing of axial compression ratio can improve the ultimate torque．but be unfavorable to deuterie ductility．The decrease
of torsion—bending ratio．the bending damage increases．but is unfavorable to ultimate torque resistance．The increasing of
concrete strength improves the ultimate torque，but the deuterie ductility decreases．
Key words：Steel reinforced concrete column；Combined torsion；ABAQUS numerical simulation；Axial compression
ratio；Ultimate torque；Concrete strength
中图分类号：TU528．79 文献标识码：A 文章编号：1000—4637(2016)01—42—04
O 前言
随着大跨、高层建筑的日益增多，型钢混凝土
(Steel Reinforced Concrete。以下简称SRC)在实际工
程中得到了越来越广泛的运用。相比普通钢筋混凝
土，SRC的承载力更高．刚度更大，变形能力更好，
这些特点使其在抗震中有着很好的表现。
生活中建筑结构造型越来越新颖，涌现很多不
规则结构。但其带来的扭转问题也日益突出，且国
内外对于SRC结构受扭的研究相对较少。受扭是构
件受力的一种基本形态，实际工程中不少构件受压
力、弯矩、剪力和扭矩的共同作用[1-2]。因此，对SRC
复合受扭构件的研究显得十分必要。目前，对于
SRC的研究主要是采用试验和数值模拟两种手段。
试验有其结果直观、可靠等特点，但费用高且周期
长。其结果受试验条件的影响也较大。计算机技术
和有限元模拟方法的发展带动了数值模拟的运用，
基金项目：国家自然基金项目(51078249)。
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其以诸多优势成为研究混凝土结构的重要手段。
ABAQUS在非线性分析模拟中运用广泛，作为一款
强大的模拟分析软件，其可靠度得到了大家的认
可。本文在课题组试验的基础上，利用ABAQUS建
立4个SRC复合受扭构件的分析模型，将试验结果
与模拟数值结果进行对比，并以轴压比、扭弯比、混
凝土强度为主要研究参数。来分析各因素对受扭性
能的影响。
1 型钢混凝土复合受扭试件参数
利用ABAQUS建立4个H型钢混凝土复合受
扭柱(编号为HSRCZ1～HSRCZ4)的有限元模型。柱
的截面尺寸为300mmx300mmx900mm，顶端自由，
底端与尺寸为460mmx500mmx1200mm的钢筋混凝
土基础固结 H 型钢的截面尺寸为H150mm×
150mmx7mmx10mm。柱身距柱顶250mm区域内箍
筋为C8@50。其余区域箍筋为C8@100，纵筋采用
6C12。型钢采用Q235B，其中，C表示HRB400钢筋。
柱的计算高度为820ram，长细比为820x2／300=