带约束拉杆钢管混凝土偏压短柱的有限元分析

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发布时间：2021-09-10

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带约束拉杆钢管混凝土偏压短柱的有限元分析
Finite Element Analysis on Eccentric-loaded Rectangular
CFT Stub Columns with Binding Bars
· 于锦华，李建军
YU fin—hua，LI Jian-jun
(1．浙江大学建筑设计研究院；浙江杭州310027；2．野风集团房地产股份有限公司，浙江杭州310014)
摘要：应用通用有限元程序，对在偏压荷载作用下的带约束拉杆的矩形钢管混凝土短柱进行力学分析，并与试验进行对
比，认为三维非线性有限元方法对试验的模拟是合理可行的。通过分析该模型钢板和混凝土的应力分布情况和拉杆应力变化情
况，进一步明确了该类型构件的内部受力及变形机理。
关键词：矩形钢管混凝土；约束拉杆；偏心受压；非线性有限元分析
中图分类号：TU375．3 文献标识码：A 文章编号：1008—3707(2010)11—0021—04
华南理工大学土木工程系提出的带约束拉杆的
矩形钢管混凝土短柱具有增强钢板对核心混凝土的
约束作用，提高构件延性等优点。本文采用通用有
限元分析软件ANSYS，对带约束拉杆的矩形钢管混
凝土短柱进行非线性有限元分析，更好地认识了其
受力性能和破坏机理，并与试验结果相比较，验证其
可以部分代替试验进行分析，为其合理应用提供
依据。
1 模型的建立
本次有限元分析采用分离式模型，约束拉杆为
2节点的三维杆单元Link8，钢管为8节点的实体单
元Soild45，混凝土为8节点的三维混凝土实体单元
Solid65。假定钢管、钢筋与混凝土之间为完全粘结，
程序通过各类型单元共享节点来实现。
钢材采用各向同性弹塑性材料模型，von Mises
屈服准则。在程序中给定单轴应力一应变关系后，其
三维应力一应变关系根据von Mises屈服准则确定。
文中使用的钢材单轴应力一应变关系模型为弹性一线
性强化模型(图1(a))。混凝土选用ANSYS材料库
里的多线性随动强化混凝土模型，其采用William—
Warnke(1975)五参数破坏准则¨ 。混凝土受压区
段单轴应力一应变关系曲线根据《混凝土结构设计
规范(GB 50010—2002)》 j简化得到，见图1(b)。
本次非线性有限元分析采用分布裂缝模式，
假定裂缝发生在单元体内部，以分布裂缝来代替单
独的裂缝，即开裂后材料仍连续。混凝土开裂裂缝
剪力传递系数和闭合裂缝剪力传递系数分别取
0．2 和0．9。开裂后刚度折减系数为0．