钢骨混凝土梁抗剪性能非线性有限元分析

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发布时间：2021-09-12

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钢骨混凝土梁抗剪性能非线性有限元分析
陈梁，张南，何露，吴世清
( 南京工业大学土木工程学院。江苏南京210009；
南京润华市政建设有限公司。江苏南京210009)
【摘要】文章在试验的基础上，采用有限元软件ANSYS对空腹式钢骨混凝土粱抗剪性能进行了非线性有限元分析。经
对比验证，计算结果与试验吻合较好．并从混凝土强度、剪跨比、配箍率及斜向角钢规格角度进行了钢骨混凝土粱抗剪性能
的影响因素分析。
[关键词】钢骨混凝土梁；非线性有限元；抗剪性能；影响因素
[中图分类号】TU375．1 [文献标识码】A 【文章~ ']1005—6270(2012)05—0030—04
Nonlinear Finite Element Analysis on Shear Capacity of Steel Reinforced Concrete Beam
CHEN Liang’ZHANG Nan HE Lu WU Shi-qing~
(1．College of Civil Engineering，Nanjing University of Technology，Nanjing Jiangsu 2 10009 China；
2．Nanjing Runhua Municipal Construction Co．，Ltd，Nanjing Jiangsu 210009 China)
Abstract：Based on the test results，nonlinear finite element analysis on shear capacity of the steel reinforced
concrete beams were finished by using the finite element software ANSYS in the paper．Compared with the
test，the calculation results and the test results match wel1．The concrete strength，ratio of shear span to depth，
transversal reinforcement ratio and some other factors affecting the shear capacity of steel reinforced concrete
beam were analyzed
Key words：steel reinforced concrete beam；nonlinear finite element；shear capacity；affect factor
0 前言
钢骨混凝土(Steel Reinforced Conefete．简称SRC)结
构是以钢骨为骨架并在钢骨周围配置钢筋和浇筑混凝土的
组合结构体系因其充分利用钢与混凝土两种材料性能优
势．应用日益广泛。钢骨混凝土结构根据内部配钢形式不同
可分为实腹式和空腹式两大类实腹式钢骨通常采用由钢
板焊接拼制成或直接轧制而成的工字型、H型、口字型、十
字型截面等：空腹式钢骨一般由缀板或缀条连接角钢或槽
钢构成空间桁架式骨架与实腹式相比．空腹式钢骨较节省
钢材．该结构形式的配钢率和普通钢筋混凝土结构相比稍
大甚至基本相当．但其强度、剐度和延性却有较大提高。同
时．空腹式钢骨混凝土结构可以解决粱与柱交叉穿筋的问
题。目前．对于实腹式钢骨混凝土结构的研究较多，而有关
空腹式钢骨混凝土结构的研究和资料相对较少。采用有限
元分析钢筋混凝土梁的资料较多_l-21．但采用有限元对空腹
式钢骨混凝土梁进行分析的资料较少．所以开展相关方面
的研究工作具有重要意义
本文在2根空腹式钢骨混凝土粱的试验研究基础上，
采用有限元软件ANSYS对其抗剪性能进行了非线性有限
元分析通过选用合理的材料本构关系和材料参数．考虑混
凝土单元的开裂与压碎．进行精细的映射网格划分．以及设
置合理的求解控制等．建立可靠的有限元模型并在此基础
上进行了钢骨混凝土粱抗剪性能的影响因素分析(图1)。
1 钢骨混凝土梁试件参数
为便于有限元与试验结果的对比分析．现将钢骨混凝
土梁的试件参数．列入下文的图表中。加载方式为单点集中
荷载f图21。
2 有限元模型建立
2．1 单元类型
混凝土采用SOLID65单元．纵筋和箍筋采用LINK8
单元．纵向角钢和钢支座垫板均采用SOLID45单元．斜向
角钢采用可自定义截面的BEAM188单元。
2．2材料性质