典型型钢混凝土柱压弯承载破坏特性及影响因素仿真分析

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型钢混凝土结构(SRC)已应用于建筑工程、桥梁工程等大跨超高层结构,其中竖向承载构件—型钢混凝土柱为整个结构提供支撑力,重要性不言而喻。运用有限元数值仿真计算的方式对型钢混凝土柱进行受力特性的分析方面尚待解决的问题还十分突出。因此本文结合数值计算对型钢混凝土柱在压弯承载下的的破坏特性展开研究,并利用数值分析软件ANSYS19.0的参数分析,对影响SRC柱承载变形性能的因素进行仿真分析,得出以下认识和规律:从SRC柱在轴心受压的载荷作用下的力学行为作为切入点,结合文献试验建立SRC轴压柱数值模型并对比验证了模型的正确性和有效性。利用该模型研究了混凝土强度等级、混凝土保护层厚度、箍筋间距、型钢强度等主要因素对SRC轴压柱承载力和破坏特性,认为提高混凝土强度等级和型钢强度对提高SRC轴压柱的承载性能影响显著;而改变箍筋配筋的间距和改变保护层的厚度对SRC轴压柱承载力的提升基本无影响,另外发现当加载至型钢屈服,SRC轴压柱变形呈现极大的非线性特征。在轴心受压载荷的研究基础上,利用所建立的ANSYS数值仿真模型进一步研究SRC柱的压弯承载破坏特性,以工程中最普遍的偏心受压受力形式为研究对象进行压弯承载力和变形特性的研究。从应力、应变、载荷位移等方面分析SRC偏压柱的受力特性,认为偏心距的不同会对SRC偏压柱的受力行为产生极大不同。偏心距越大,越有可能发生大偏心受压特性,破坏方式以受拉一侧的型钢先屈服,而后受压一侧混凝土被压碎为标志;偏心距越小,越可能产生小偏心受压破坏,这种破坏形式型钢没有达到材料的屈服应力,对于承载的竖向构件来讲是危险的,在实际工程设计中应当予以避免。此外验证了柱长越长,SRC偏压柱侧向挠度越大,最后综合偏心距、柱长、混凝土强度等级、含钢率等因素对型钢混凝土柱在偏心载荷作用下的影响展开定量的分析,得到了各因素的影响相关性。为SRC偏压柱的承载破坏特性给出了规律性结论。
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