内置型钢 钢管混凝土柱是一种基于钢管混凝土柱而发展起来的新型复式组合柱，本文采用 AN— SYS软件，开展了不同套箍系数 、不同含钢率和不同混凝土强度等级的内置型钢 一钢管混凝土组合柱轴压性能仿 真分析，得到组合柱轴压性能的变化规律，为今后进一步开展该类组合柱的抗震性能研究奠定了基础。 【关键词】 型钢 一钢管混凝土柱；ANSYS；套箍系数；轴压性能 【中图分类号】 TU375．3 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864{2011)10-0078—02 内置型钢 一钢管混凝土柱是一种基于钢管混凝土柱而 发展起来的新型复式组合柱…，将型钢插入钢管后再浇筑 混凝土而形成，具有型钢混凝土和钢管混凝土组合柱的双 重优点，拥有较高的承载能力、良好的延性和抗震性能，特 别适合用作重载柱和地震多发的地区，因此，内置型钢 一钢 管混凝土柱在抗震区具有广阔的应用前景。套箍系数是反 映钢管混凝土组合柱性能的综合指标 J，它的大小对整个 构件的力学性能有着很重要的影响。本文采用 ANSYS软 件 ，开展了不同套箍系数、不同含钢率和不同混凝土强度等 级的内置型钢 一钢管混凝土组合柱轴压性能仿真分析 ，得 到组合柱轴压性能的变化规律，为今后进一步开展该类组 合柱的抗震性能研究奠定了基础。 1 有限元模型 内置型钢 一钢管混凝土柱截面如图 1所示。采用 AN- SYS有限元分析方法 J，建立内置型钢 一钢管混凝土模 型。由于钢管壁相对钢管的直径较小，型钢腹板及翼缘相 对截面尺寸也较小 ，故选用 SHELL63弹性壳单元模拟钢管 和型钢。用 SOLID65三维实体单元模拟受型钢和钢管约束 的核心混凝土。钢材的弹性模量取 2．06×10”N／m ，泊松 比取为 0．3，钢 管壁厚度 取为 5mm和 20ram，型钢厚度取 20ram和 40mm；混凝土弹性模量取 3X10 N／m ，泊松 比取 为0．2。本文 共模 拟 了 4根组 合 柱构 件，即 SCFST1一 SCFST4，具体参 数如表 1所示 。 以 SCFST1为例 ，建 立一 个半 径 为 0．4的圆柱 体 ，通过 旋转工作 平 面 得 到 型钢 。将 整 个 体 赋予 SOLID 65单 元 ， SOLID65单元用于含钢筋和不含钢筋的三维实体模型，实 体模型可具有拉裂与压碎的性能，该单元具有 8个节点，每 个节点有 3个 自由度，即x、y、z三个方向的线位移；将外径 赋予 SHELL63单元 ，厚度为 0．005，选取型钢截面赋予其 SHELL63单元，厚度为0．02，SHELL63单元具有弯曲能力， 同时又具有膜力，可以承受平面内荷载和法向荷载。该单 元每个节点具有 6个 自由度：沿节点坐标系 、l，、z方向的 平动和沿节点坐标系 、y、z轴的转动。应力刚化和大变形 能力也可 以考虑。 指定划分单元为三角形，划分方式为自由划分；若采用 从中心点向圆周映射的人为网格划分方法，型钢将无法划 分，故采用了 自由划分；然后施加约束 ，选取柱底面上的所 有点 ，使其所有 自由度(ALLDOF)为零；在悬臂面上施加荷 载，为了使悬臂面上各点的位移相等，把面上的所有节点 z 向位移耦合。然后进入求解模块求解。求解过程中考虑了 几何大变形 ，实体的几何模型如图 2所示。 图 1内置型钢 一钢管混凝土柱截面 图 2SCFST1几何模型 表 1 4个组合柱构件几何参数 mm 2 加载方式对 内力的影响 内置型钢 一钢管混 凝 土轴 心受 压构 件 由于 加载 方式 、本身的构造及施 工工艺 的不 同 ，钢管与型钢混凝 土的受力显然会出现2种不同的情况。一种情况是外 力直接作用在型钢和混凝 土上 ，通过 钢管 与混 凝 土的 粘结力将压力传递给钢管，钢管并不直接承受纵向荷 载；第二种情况是通过加载板同时将外力传递到型钢、 钢管与混凝土上 ，试验证明这两种情况下极限承载力 大致相当，没有明显的差别，因此，本文在 ANSYS分析 过程中采 用第 一种加载方式 。 3 结果分析 在钢管中填 充型 钢混 凝 土形成 内置 型钢 一钢 管 混凝土后，型钢和钢管约束了混凝土的横向应变，可延 缓混凝土受压时的纵向开裂，而混凝土可以延缓钢管

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