钢筋混凝土异形柱非线性全过程分析方法研究
曹 菲刘书贤张 力
辽宁工程技术大学 土木建筑工程学院辽宁 阜新123000
摘 要为了研究十字形柱的抗弯承载力和曲率延性比的一些变化规律根据双向偏压作用下钢筋混凝土异形柱的工作基理以平
截面假定为基础选用了合理的钢筋和混凝土本构关系模型提出了基于条带划分法的非线性全过程分析方法以十字形柱为例进行
了分析计算并通过正交试验分析了混凝土强度体积配箍率轴压比和荷载角对异形柱截面抗弯承载力及截面曲率延性比的影响
同时本方法亦适用于其他钢筋混凝土异形截面柱在双向偏压作用下的非线性全过程分析也可用于工程实际
关键词钢筋混凝土异形柱非线性分析延性
中图分类号TU 317 文献标识码A
Research on nonlinear full-range analysis methods
of special-shaped R.C columns
CAO Fei, LIU Shu-xian, ZHANG Li
(College of Civil and Architectural Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China)
Abstract A method for the nonlinear analysis of complete response of R.C. special-shape columns subject to
biaxially eccentric loading is given. Based on the plain cross section presume and the proper models of steel and
concrete. Method of the nonlinear analysis is introduced to calculate the special-shape column. In this method, the
declining segment of the stress-strain relation of the concrete, the restriction effect of hoped reinforcement and
bond-slip problem of the reinforcement are considered. Some general principles of ductility and bearing capacity
of special-shaped R.C. columns are given. It can also be used for the nonlinear analysis of complete response of
other R.C. special-shape columns subject to biaxially eccentric loading.
Key words R.C. special-shaped column nonlinear analysis ductility
0 引 言
由钢筋混凝土异形柱作为竖向构件组成的结
构体系称为异形柱框架结构由于这种结构体系
采用与填充墙同厚的T形十字形L形Z形柱
既使室内不出现柱楞又增加使用面积受到建筑
师开发商以及用户的欢迎本文应用条带划分方
法进行异形柱非线性全过程分析终合考虑构件从
受荷开始到最终破坏各阶段的应力应变内力和变
形求出理论和实践中需要的一些特征值和关系
1 计算假定
平截面假定钢筋的应力应变关系受拉
和受压钢筋根据试验结果采用理想弹塑性的应力
应变关系混凝土的应力应变关系采用单轴情
况下的应力应变关系[1]
σ =σ 0 [2
0 ε
ε -
0 ε
ε 2] (ε ≤ 0.002)
0 σ =σ 0.002 ≤ ε ≤ 0.0033
2 分析方法
2.1 基本原理
条带划分方法即把横截面分成许多混凝土层
和若干钢筋层并对截面的应变做出某些假定根
据材料的实际应力应变关系和平衡条件可以导出
单元的刚度表达式
2.2 基本计算公式
截面中和轴方程可以表示为
R
x
cosθ +
R
y
sinθ =1 1
截面上任意一点(x,y)到中和轴的距离为r 任意
一点的应变为 r=R-(xcosθ +ysinθ ),ε =ϕ ⋅r 3
对于混凝土采用Kent-Park的考虑箍筋约束混
凝土单轴应力应变关系于钢筋采用理想弹塑性模
型根据任意点的应变ε 就可以确定任意点土的
混凝土的应力ci σ 和钢筋的应力sj σ 因而截面上
总的内力的计算公式[2,3]为
sj
n
j
ci sj
n
i
ci
c s
N ΣA σ ΣA σ
= =
′ = +
1 1
4
( ) ( 0 )
1
0
1
M A x x A xsj x
n
j
ci sj sj
n
i
x ci ci
c s
′ =Σ − +Σ −
= =
σ σ 5
( ) ( 0 )
1
0
1
M A y y A ysj y
n
j
ci sj sj
n
i
y ci ci
c s
′ =Σ − +Σ −
= =
σ σ 6
式中′ ′
x y M ,M 为截面各单元应力对形心轴x y

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