核心型钢混凝土柱抗震性能有限元分析

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随着现代建筑的发展,建筑物的高度、跨度不断增加,传统的钢筋混凝土结构受到了限制。而核心型钢混凝土(CSRC)柱能够有效抑制剪切裂缝的发展,改善混凝土柱在较大塑性变形阶段轴向承载能力的稳定性,从而防止结构在地震作用下的突然倒塌,成为了目前工程界较为关注的结构形式。CSRC柱这种结构形式虽然可以更好的发挥型钢和混凝土之间的性能,但其作为结构的主要构件,受力复杂,影响因素较多。利用试验分析柱的抗震性能影响因素时耗费成本较大,因此文章采用有限元数值模拟的方法对CSRC柱进行了抗震性能分析。文章在现有研究成果的基础上,利用有限元分析软件ANSYS建立了8个具有不同体积配箍率、型钢含钢率、箍筋间距、轴压比的核心型钢混凝土柱模型,对其抗震性能进行分析。结合试验结果对模型的荷载—位移曲线、滞回曲线、骨架曲线、耗能性能等抗震指标进行分析,分析结果表明:(1)通过用实体单元建立CSRC柱的有限元模型,对其进行单调加载下的Pushover分析,所得力位移曲线与实际试验比对,可以较好的模拟出CSRC柱在单调荷载作用下的变形以及受力情况。(2)从8个模型的Pushover分析结果可以看出,型钢含钢率对CSRC柱的承载能力影响较大,而体积配箍率、箍筋间距对试件抗震性能的影响不及型钢含钢率。(3)对于8个模型的反复荷载下的滞回分析而言,其滞回环都随着变形的增大而变得丰满,适当提高型钢含钢率可以有效的提高构件的抗震性能。(4)对于所有数值模型而言,在一定范围内,轴压比越小,其耗能性能越好,体积配箍率和箍筋间距对CSRC柱的耗能性能影响不大。由此可见,在一定范围内,随着体积配箍率、型钢含钢率的增加,箍筋间距和轴压比的减小可以适当提高CSRC柱的抗震性能。
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