椭圆钢管混凝土轴压短柱非线性有限元分析

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1、椭圆钢管混凝土轴压短柱非线性有限元分析//.paper.edu-1-中国科技论文在线椭圆钢管混凝土轴压短柱非线性有限元分析#丁发兴1,2，李刚2，余志武2，欧进萍1*基金项目：国家自然科学基金资助项目(50808180)；教育部博士点基金资助项目(200805331064)；湖南省自然科学基金资助项目(07JJ4014)作者简介：丁发兴（1979-），男，浙江瑞安人，副教授，工学博士，从事钢-混凝土组合结构研究工作（1.哈尔滨工业大学土木工程学院，哈尔滨150090；2.中南大学土木建筑学院，长沙410075）摘要：采用混凝土单轴受力应力-

2、应变关系统一计算公式，应用ABAQUS有限元软件建立椭圆钢管混凝土轴压短柱有限元模型，模型中混凝土采用实体单元，钢管采用壳单元，计算结果与试验结果吻合良好。采用ABAQUS有限元软件，对相同截面面积和含钢率下的圆钢管混凝土轴压短柱与椭圆钢管混凝土轴压短柱的荷载-应变曲线进行数值仿真分析，探讨两者承载力和约束套箍作用的差异，指出椭圆钢管混凝土承载力较低，约束套箍作用不如圆钢管混凝土明显。关键词：工程结构；椭圆钢管混凝土；非线性有限元法；承载力；套箍作用中图分类号：TU398NonlinearFiniteElementAnalysisofAxi

3、allyLoadedConcrete-FilledEllipticalSteelTubularStubColumnsDingFaxing1,2,LiGang2,YuZhiwu2,OuJinping1(1.SchoolofCivilEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Haerbin150090;2.SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,CentralSouthUniversity,ChangSha410075)Abstract:Applyingunified

4、formulaforstress-strainrelationsofconcreteunderunixialstresscondition,ABAQUSwasusedtoestablishthe3Dfiniteelementmodelandtoanalyzethebehaviorofconcrete-filledellipticalsteeltubular(CFEST)stubcolumnunderaxialcompression.Theconcretewasmodeledusingsolidelements,andellipticalst

5、eeltubewasmodeledusingshellelement.Theload-axialstrainrelationshipofCFESTstubcolumnwasanalyzedbyfiniteelementmethod.Theanalysisresultsareingoodagreementwiththeexperimentresultsfromreferences.Theload-axialstrainrelationshipofconcrete-filledcircularsteeltubular(CFCST)andCFES

6、TstubcolumnsunderthesamesteelratioandsectionalareaswerealsoanalyzedbyABAQUS.Thebearingcapacityandconfinementeffectsofbothstubcolumnswerediscussed.ThebearingcapacityofCFESTstubcolumnislowerthanthatofCFCSTstubcolumn,andtheconfinementeffectsofCFESTstubcolumnisweakenthanthatof

7、CFCSTstubcolumn.Keywords:engineeringstructures;concrete-filledellipticalsteeltube;nonlinearfiniteelementmethod;ultimatebearingcapacity;confinementeffects0引言随着科学技术的进步和社会的发展，现代建筑在对结构中柱子的强度和延性要求越来越高的同时，对柱子美观的要求也逐步增强。近年来，热轧椭圆钢管混凝土柱引起了工程师和建筑师的相当重视，在实际工程中得到应用，如图1所示。椭圆钢管混凝土柱截面形式如

8、图2所示。在外形上，椭圆钢管混凝土比圆钢管混凝土更美；在结构上，由于椭圆钢管混凝土能随时调整长短轴最佳比例来提高柱承载力，因而比方//.paper.edu-2-中国科技论文在线形