钢筋混凝土异形柱平截面假定适用性初探

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1、第26卷第3期重庆建筑大学学报Vo1．26No．32004年6月JoumalofChongqingJianzhuUniversiJun．2004钢筋混凝土异形柱平截面假定适用性初探胡晓斌，黄宗明，陈名弟(重庆大学土木工程学院，重庆400045)摘要：采用通用有限元分析软件ANSYS的SOLID65和LINK8单元，对处于压、弯、剪、扭复杂受力状态下肢宽厚比为4：1的十形柱、L形柱和T形柱进行了单调加载计算机模拟，同时采用基于有限单元柔度法的纤维模型梁柱单元进行对比分析，对平截面假定在异形柱非线性分析中的适用性进行了初步探讨。结果表明，对于肢宽厚比小于或等于4：1的异形柱，采用平截面

2、假定进行分析基本可行。关键词：钢筋混凝土异形柱；平截面假定；非线性分析中图分类号：TU375．3；TU317文献标识码：A文章编号：1006—7329(2004)03—0026—06PrimaryStudyofApplicabilityofPlane——sectionAssumptionofShapedRCColumnsHUXiao—bin，HUANGZong—ruing，CHENMin—di(CollegeofCivilEngineering，ChongqingUniversity，Chongqing400045，P、R、China)Al~traet：Adoptingtheele

3、mentSOLID65andLINK8inthegeneralfiniteelementanalysissoftwareANSYSandfibermodelbeam—columnelementbasedonfiniteelementflexibilitymethodrespectively，thecomparativeanalysisofthecn够s，LandT—shapedRCcob／l／Insundercompression，bending，shearandtorsionwithflangewidth—thicknessratioof4：1iscarriedout．Theap

4、plicabilityofplanesectionassumptioninthenonlinearanalysisisdis-cussedprimarily，whichshowsthatitisfeasibleonthewholeforshapedRCcolumnswithflangewidth—thicknessratioequaltoorsmallerthan4：1．Keywords：shapedRCcolumns；plane—sectionassumption；nonlinearanalysis在钢筋混凝土异形柱结构体系中，柱截面常见的有十形、L形和T形。由于异形柱一般为开口

5、薄壁杆件，在荷载作用下往往处于压、弯、剪、扭的复杂受力状态，可能会存在翘曲和明显的局部应力集中现象，当肢宽厚比较大或剪跨比较小时，剪切变形就不能忽略1]，这些都给异形柱的非线性分析带来很大的困难。已有的低周反复试验[2-4]表明，对于肢宽厚比为4：1的异形柱，平截面假定仍然是适用的，表现出了与矩形柱相似的性能。如果平截面假定可行，这对异形柱结构的分析，尤其是非线性分析会带来很大的方便。但试验构件数量有限，所受扭矩较小，难以考察各种复杂因素对平截面假定适用性的影响。因此本文采用通用有限元软件ANSYS非线性数值模拟分析代替试验，进一步考察复杂受力状态下平截面假定在钢筋混凝土异形柱非线

6、性分析中的适用性。由于ANSYS非线性分析采用的是三维实体有限元模型，不作平截面假设，对钢筋混凝土结构而言，单元很多，迭代计算耗时很长，并且收敛性也不易控制，其计算效率工程界难以接受。因此只有采用适宜的空间杆系模型才是解决钢筋混凝土异形柱结构非线性分析问题的比较切实可行的出路。本课题组收稿日期；2004—01—20基金项目：国家自然科学基金资助项目(59978055)作者简介：胡晓斌0979一)，男，湖北钟祥人，硕士生，主要从事建筑结构抗震研究。第3期胡晓斌，等：钢筋混凝土异形柱平截面假定适用性初探27采用平截面假定建立的基于柔度法的纤维模型梁柱单元，成功地解决了钢筋混凝土框架结构

7、三维非线性分析问题，其分析效果和效率已在构件层次l]和结构层次[]上得到了很好的验证。本文将采用纤维模型梁柱单元与三维实体有限元进行对比分析，讨论平截面假定在异形柱非线性分析中的适用性。1分析构件及荷载工况本文分析所用的构件尺寸及截面配筋如图1所示(参见文献[2]4])，图中尺寸单位为mln。其中柱编号ZXA一1代表十形柱，zLA一1代表L形柱，ZTA一1代表T形柱，肢宽厚比均为4：1。截面图中粗些的纵筋表示蝴钢筋，取屈服强度为377MPa，弹性模量为2．07X105