矩形中空夹层钢管混凝土轴压构件静力力学性能参数分析

《矩形中空夹层钢管混凝土轴压构件静力力学性能参数分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第39卷第6期四川建筑科学研究2013年12月SichuanBuildingScience41矩形中空夹层钢管混凝土轴压构件静力力学性能参数分析张元凯，杨宝山(1．农工商房地产(集团)股份有限公司，上海200060；2．交通运输部公路科学研究院，北京100191)摘要：采用正交试验设计方法分析一些关键参数的影响程度，利用建立的有限元模型分析矩形中空夹层钢管混凝土轴压构件在轴压情况下核心混凝土强度、名义含钢率、内外钢管屈服强度、截面长宽比、截面空心率等参数对其极限承载力及荷载一变形关系曲线的影响，得出了一些有益的结论

2、。关键词：正交试验设计方法；有限元；矩形中空夹层钢管混凝土中图分类号：TU323．1文献标志码：B文章编号：1008—1933(2013)06—041—04表1轴压情况下构件参数0引言根据计算机仿真原理的基本思路，运用ANSYS有限元软件对矩形中空夹层钢管混凝土轴压构件进行仿真分析，重点考察一些关键参数对其极限承载力、变形能力和破坏特征的影响。这些关键因素包括：核心混凝土抗压强度、内外钢管屈服强度、外钢管厚度(名义含钢率)、截面空心率、矩形截面两边长宽比等。文中所分析的矩形中空夹层钢管混凝土构件几何尺寸为：外钢管长

3、边D×外钢管短边B=300mm表2轴压试验方案与极差计算结果×200mm。钢材弹性模量取为206000MPa，其抗压强度与抗拉强度相等，其他参数在分析中具体说明。1轴压构件参数分析1．1正交设计方法参考试验中常用的正交试验设计方法设计计算方案。根据此方法，通过改变混凝土强度、内外钢管强度和外钢管厚度(名义含钢率)等4种参数，共设计了9种轴心受压计算方案，各方案具体的材料参数见表1。表2给出了各计算构件的极限承载力，以及按照正交试验分析进行的极差计算结果，表中的K、、分别为各个水平(保持一个参数取值不变，改变另外两个

4、参数的取值，称为一个水平)相应的三次试验强度之和；K、／(2、K3分别为各个水平的试验强度的平均值，由各列的、、三数中用最大值例如，对于外钢管屈服强度这个参数来说，其减去最小值求得各列的极差尺。i和K．(i=1，2，3)为：Kl=2103．0+2844．1+3642．8=8589．9(第1、收稿日期：2o12．o5-o22、3号构件试验强度之和)作者简介：张元凯(198o一)，男，工程师，硕士，主要从事结构设计。E—mail：kai804299@163．corn=3786．8+3318．5+3012．3=10117

5、．6(第42四川建筑科学研究第39卷4、5、6号构件试验强度之和)土抗压强度、外钢管厚度(名义含钢率)和内钢管屈K3=3660．8+3870．4+3193．2=10724．4(第服强度四参数对矩形中空夹层钢管混凝土构件的轴7、8、9号构件试验强度之和)压极限承载力的影响程度，从大到小依次是：外钢管K1=K1／3=2863．3厚度(名义含钢率)、外钢管屈服强度、核心混凝土K2=K2／3=3372．5抗压强度、内钢管屈服强度。1．2各参数影响程度分析K3=K3／3=3574．81)外钢管厚度(名义含钢率口)的影响各列极

6、差尺的大小，用来衡量试验中相应参数计算分析不同外钢管厚度(名义含钢率o)对作用的大小。极差大的参数，说明它的几个水平对构件极限承载力的影响。计算构件的几何尺寸、内强度所造成的差别大，通常是重要的参数；而极差小外钢材和混凝土的材料参数与正交试验设计的一的参数，则往往是次要参数。样。内外钢管屈服强度取235MPa，混凝土抗压强根据表2，可以得出如下几点结论。度取24MPa，外钢管(名义含钢率口)的厚度分别取1)在其他参数不变的情况下，随着混凝土抗压为3mm、4mm、6mm、8mm、12mm(名义含钢率分强度、外钢管屈服

7、强度、内钢管屈服强度、外钢管厚别为0．05、0．07、0．11、0．15、0．235)，计算在不同厚度(名义含钢率)的增加，矩形中空夹层钢管混凝土度情况下构件的荷载一应变曲线(图1)。轴压构件的极限承载力随之增大。2)极差分析结果表明，外钢管屈服强度、混凝蓁一图1不同名义含钢率情况下的荷载一应变关系曲线从图1中可以看出，在外钢管较薄的情况下，构2)外钢管屈服强度的影响件承载力有明显的下降段，且延性相对较差；当外钢图2所示为外钢管屈服强度对轴压构件极限承管厚度达到一定程度时，承载力经过较短的下降段载力的影响。可见，在

8、其他条件相同的情况下，随着后基本不变，承载力没有明显的下降，延性很好。从外钢管屈服强度的提高，构件的极限承载力也随之图中可以看出，构件极限承载力随外钢管厚度的增提高。构件极限承载力随外钢管屈服强度的增加而加而增大，基本成线性关系，且外钢管厚度越大，构增大，基本成线性关系。但是，外钢管屈服强度的提件极限承载力提高系数越大。高并不能显著提高构件的延性。图2不同外