T形型钢混凝土柱力学性能分析
T形截面型钢混凝土异形柱耐火极限研究
２ ０ １ ３年 ３月
第 １期
苏 州 科技 学 院学 报 （ 工 程技 术 版 ）
Ｖ ｏ １ ． ２ ６
Ｎ ｏ ． １
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ （ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ）
柱节 点布 筋复 杂等不 足 。因此 ， Ｓ Ｒ Ｃ异形 柱可 以应用 到 多层或 高层建 异形 柱截 面开展 火灾 时受 火 的面积大 ， 在柱 肢厚 度小 时更 易遭受 火灾损 伤 。 目前 ， 国内外对 异形柱 结 构 的抗 火研 究还 很少 。仅有 吴波 等对 １ １ 根Ｒ Ｃ异 形柱 进行 了耐 火试 验 ， 分析 了轴 压 比和受 火方 式对 不 同
极 限的影 响 。
１ 计 算 原 理 及 过 程
采 用顺 序 热一 力 耦 合 的方法 ， 即先 计算 构 件截 面 的温 度 场 ， 然后 再将 温 度场 结 果导 人 力 学模 型 ， 分 析 其
耐 火极 限 。 １ ． １ 温 度场计 算原 理
火灾 时 ， 热量 通过 辐射 和对 流传递 到构 件表 面 ， 再 通过 热传导 在构 件 内部传递 。 由于钢 材和混 凝 土 的材
截 面形 状 的 Ｒ Ｃ异形 柱轴 向变 形 以及耐 火极 限等 的影 响Ｉ ｌ ＿ ３ 】 ， 而Ｓ Ｒ Ｃ异 形柱 抗火 试验 还未 见 报导 。 因此有 必
要对 Ｓ Ｒ Ｃ异 形 柱耐火 性 能进行 深 入研 究 ， 了解该 类 结构 的实 际抗 火 能力 ， 为Ｓ Ｒ Ｃ异 形柱 的抗 火安 全 和耐 火 设 计提 供依 据 。
型钢混凝土柱抗震性能的研究
型钢混凝土柱抗震性能的研究摘要：型钢混凝土异形柱结构是一种新型的组合结构，将型钢与异形柱结合起来，克服了钢筋混凝土异形柱承载力较低、抗震性能较差、适用范围有限等弱点，同时具有异形柱结构框架柱在室内不凸出、布置灵活、美观实用等优点，因此这种新型组合结构具有一定的应用前景。
本文分析了型钢混凝土柱抗震性能的研究。
关键词：型钢混凝土柱；抗震；性能我国人口多、资源匮乏，特别是随着我国都市化、城镇化建设的进展，对高层、超高层建筑的需求越来越多。
而型钢混凝土柱截面形式又特别适合高层、超高层建筑支柱采用，但国内外有关预压型钢混凝土柱技术资料很少，研究成果也不是很多。
1 试验概况1.1 试件设计与制作设计两种新型截面型钢混凝土柱：试件SRC2 内含带翼缘的十字型钢，型钢外翼缘和混凝土保护层内侧相贴；试件SRC3 ～ SRC5 的型钢沿2个主轴旋转45°斜向布置，型钢翼缘宽度约为试件SRC2 型钢翼缘的1 /2。
为便于对比还设计了1 根普通十字型钢SRC柱，试件编号为SRC1，为了对混凝土达到更好的约束效果，箍筋采用四边形连续螺旋箍筋，根据混凝土保护层厚度和型钢尺寸确定箍筋边长，利用钢筋弯曲机加工成形，绑扎时先将纵筋按间距焊在内箍上，然后将型钢自上而下放置于焊好的钢筋框架内，并于上下两端进行固定。
1.2 材料力学性能实测型钢翼缘和腹板的抗拉强度分别为348.6MPa和323.5MPa，纵筋和箍筋的抗拉强度分别为514MPa和332.6MPa。
屈服强度取卸载时材料0.2%残余变形所对应的应力值。
采用C40商品混凝土，所有试件为同一批浇筑，同时采用自然养护。
试验前对预留的8个边长为150 mm 的标准立方体试块进行测试，得到各个试块的强度指标如表3所示，则混凝土平均立方体抗压强度标准值fcu，k为51.5N/mm2。
1.3 量测内容。
试验量测的主要内容有：柱顶竖向荷载、柱顶水平荷载、柱顶水平位移、柱塑性铰区域纵向钢筋、箍筋和型钢的应变值。
钢筋混凝土材料力学性能
砼结构对钢筋质量要求 适当强度：屈服和极限强度，屈服强度是计算主要依据； 可焊性好：要求钢筋焊接后不产生裂纹及过大变形；
足够塑性：以伸长率和冷弯性能为主要指标，即要求钢筋断裂前有足够变形，在钢筋混凝土结构 中，能给出构件将要破坏的预告信号，同时保证钢筋冷弯要求。一般而言强度高的钢筋塑性和可 焊性就差些；
1 混凝土立方体抗压强度的定义和强度等级 砼立方体强度的定义：立方体试件的强度比较稳定，我国把立方体强度值作为混 凝土强度的基本指标，并把立方体抗压强度作为评定混凝土强度等级的标准。我国《规 范》规定：，用ƒ表示，单位2。
换句话：混凝土强度等级应按立方体强度标准值确定。
立方体抗压强度标准值（ƒ） 两重含义： 1、采用边长为150㎜的立方体试块，在标准条件（温度为17～23℃，湿度在90％以上） 下养护28d，按照标准的试验方法加压到破坏测得的立方体抗压强度。
1 钢筋强度指标 （1）软钢：屈服强度、极限强度
当某截面钢筋应力达到屈服强度后，试件将在荷载基本不增加情况下产生持续塑性变形，构件 可能在钢筋尚未进入强化阶段之前就已破坏或产生过大的变形与裂缝。因此，钢筋的屈服强度是钢 筋关键性强度指标；此外，钢筋的屈强比（屈服强度与极限强度之比）表示结构可靠性潜力。在抗 震结构中，考虑受拉钢筋可能进入强化阶段，要求其屈强比≤0.8，因而钢筋极限强度是检验钢筋质 量的另一强度指标。
近年来，我国强度高，性能好的预应力钢筋已可充分供应，冷加工钢筋不再列入规范。
1.1.2 钢筋品种、级别和分类
推广具有较好延性、可焊性、机械连接性能及施工适应性的系列普通热轧带肋钢筋。列入采 用控温轧制工艺生产的系列细晶粒带肋钢筋。
系列余热处理钢筋由轧制钢筋经高温淬水，余热处理后提高强度。而其它性能则相应降低， 一般可用于对变形性能及加工性能要求不高的构件中，如基础、大体积混凝土、楼板、墙体及 次要的中小结构构件中。
考虑粘结滑移的型钢混凝土异形柱正截面承载力非线性分析
１ 引 言
与传统 的结构体 系相 比 ， 形柱框架 结构 ， 的边柱 为 Ｔ ， 柱为十 字形 ， 柱 为 Ｌ 异 它 形 中 角 形 ， 充 墙 与 壁 柱 等 厚 ， 内不 出现 柱 楞 ， 间 美 观 适 用 ， 受 业 主 欢 迎 。 目前 ， 筋 混 凝 土 填 室 房 深 钢
考虑混凝土应 力一 应变全 曲线 下降段 和纵 筋粘 结滑 移的影响， 着重分析 了在不 同偏 心率和
荷 载 角作 用 下考 虑 纵 筋粘 结 滑移 对截 面 Ｎ—Ｍ 一（ 关 系 全 曲 线 的 影 响 。 用 数值 积 分 方 法 ｐ 采 得 到 考 虑 粘 结 滑 移 影响 的型 钢 混 凝 土 异形 柱 的 正截 面承 载 力 ， 算 结 果 与 试 验 吻 合 良好 。 计
收稿 日期 ：０ ７０ —２ ２ ０—６ ０ 作者简介 ： 周海 兵 （９ １）男 （ １ ７一， 汉族 ）湖南岳 ，
阳人 ， 究生。 研
坐标 系 ）如 图 １ 示 。 同 时 本 程 序 作 了如 下一 些 规 定 ： 对 于 Ｓ Ｃ 异 形 柱 构 件 的 整 体 坐 标 ， 所 ① Ｒ 系 ＸＯ Ｙ而 言 ， 面 均 保 证 全 部 落 在 第 一 象 限 内 ； 对 于 型钢 的 局 部 坐 标 系而 言 ， 钢 截 面 截 ② 型 同样 必 须 保 证 落 在 第 一 象 限 内 。
关 键 词 ： 钢混凝 土； 型 异形柱 ； 正截 面承载 力；
非线性分析
钢 混凝土 （Ｒ 异形柱 的工作机理 ， Ｓ Ｃ异形柱 的正截面承 载力进行 非线性数值 分析 ， Ｓ Ｃ） 对 Ｒ
分析中将考虑钢筋粘结滑移的影响。
中图 分 类 号 ：Ｕ ９ Ｔ ３８ 文献标识码： Ｂ 文 章 编 号 ： ０ —４ ２ ２ ０ ） ８０ ７ —３ １ ８０ ２ （ｏ ７ ０ —０ ３０ ０
型钢混凝土组合结构的梁柱节点施工质量控制
型钢混凝土组合结构的梁柱节点施工质量控制摘要：随着型钢混凝土组合结构逐渐在现代建筑施工中被广泛应用，对其施工技术要求也越来越高。
为了满足工程质量控制目标的需要，本文结合实际工程案例，对型钢混凝土组合结构的施工技术和重点、难点进行了分析探讨，在简单介绍了型钢混凝土组合结构的常见类型和特点的基础上，重点论述了梁柱节点处型钢与钢筋连接的质量控制要点，详细深入探讨了其施工控制技术，并对施工过程中的问题进行了讨论。
本文旨在为施工总承办单位面对同类结构形式的质量控制时提供些许经验和帮助。
本文通过结合其它工程的成功案例成果，并总结本人在郑州综合交通枢纽公路客运站主体站房工程中得到的经验和体会，通过“型钢混凝土组合结构体系的组成及应用”；“施工重点、难点分析”；“质量控制要点及方法”；“梁柱节点施工质量控制”；“常见质量问题及注意事项”等五大方面的研究和论述，针对“型钢混凝土组合结构的梁柱节点施工质量”这个关键性质量控制点，在技术和管理两方面均提出了的较优控制措施，并在实践中收到了较好的效果。
关键词：型钢混凝土组合结构，节点施工质量，质量控制绪论型钢混凝土组合结构(简称SRC结构)是指在混凝土中主要配置型钢(轧制或焊接成型),并且配有一定的受力钢筋和构造钢筋的结构,是型钢与混凝土组合结构的一种主要形式。
这种结构在英国、美国等西方国家称之为混凝土包钢结构,在前苏联称之为劲性混凝土结构，也有钢骨混凝土结构的俗称。
它是分别继承了钢结构和钢筋混凝土结构的优点，同时又克服了二者缺点的新型结构体系。
型钢混凝土组合结构以其出色的性能及价格优势已经逐渐在现代建筑施工中被广泛应用。
目前这种组合结构形式多应用于框架结构体系中，在剪力墙和桁架体系中的应用多见于局部的空间转换结构。
一、型钢混凝土组合结构体系的组成及应用1、型钢混凝土组合结构体系的组成型钢混凝土构件是采用型钢配以纵向钢筋和箍筋浇筑混凝土而成，其基本构件有型钢混凝土梁和柱。
型钢混凝土结构的力学性能分析与研究
ＨＲ Ｂ ４ ０ ０ ， 箍筋采用 ＨＰ Ｂ ２ ３ ５ ， 钢筋 的物 理性 能指标 如下 ： 弹 性 模 量 分 别 为 ２× ｉ ０ Ｎ／ ｍｍ ２ 、 ２ ． １ × １ ０ Ｎ ／ ａ ｒ ｍ ２ ； 剪变模量分别 为 ０ ； 线膨胀系数 ａ 均为 １ ． ２ ×１ ０ 一／ ｏ Ｃ； 质 量 密 度 ｐ均 为 ７ ８ ５ ０ ｋ ｇ ／ ｍ３ ； 最 屈 服应力 ． 分别 为３ ６ ０ Ｎ ／ ａ ｒ ｍ ２ 、 ２ １ ０ Ｎ ／ ｒ ｎ ｍ ２ ； 最 小拉 应力 Ｆ ｕ 分别 为 ５ ４ ０ Ｎ／ ａｍ ｒ 、 ３ １ ５ Ｎ／ ａｍ ｒ ； 有 效 屈 服 应力 分别为 ３ ９ ６ Ｎ ／ ａ ｒ ｍ ２ 、 ２ ３ ｌ Ｎ ／ ｍｍ ２ ； 有效拉 应力 Ｆ 分别 为 ５ ９ ６ Ｎ／ ａｍｚ ｒ 、 ３ ４ ６ ． ５ Ｎ／ ａｍ２ ｒ 。
计地震 分组 为 ２组 ， 水 平 地震 影 响 系数 最 大 值 ‰ 一 ０ ． １ ６ ， 结构 阻尼 为 ０ ． ０ ４ ， 场地 特征周期 一０ ． ４ ｓ 。 用 于型 钢混 凝土 梁 和 型 钢 混凝 土柱 中 的型 钢 钢 号 为 Ｑ３ ４ ５ ， 型 钢 的物 理 性 能 指 标 如 下 ： 弹 性 模 量 为 ２ ． ０ ６ ×Ｉ Ｏ Ｎ／ ｍｍ ， 剪 变模 量为 ７ ． ９ ×１ ０ Ｎ／ ａｍ ｒ ， 线
表 １ 模型参数
ｎ －ｇ ２ ｚ ， 其中Ｊ 为一个对角单位矩 阵， 是一个 对角项为 Ｃ Ｏ ： 的对角矩阵。代人（ ２ ） 式， 然后左乘 ｏ ｐ Ｔ， 则有
１—一
ｒ
（ ￡ ）＋
（ ） ．￣ ４ ２ ２ Ｙ（ ｔ ）一
＝ ＝ ＝１ （ ） （ ４ ）
型钢混凝土转换柱受剪性能的研究
ｃ ｍｐ ｅ ｓｏ ａ ｉ ｏ ｒｓｉｎ ｒｔ ｏ，ｓｉｒ ｐ ｒ ｉ ｆ ｒ ｅ ｎｔｒ ｔｏ，ｓ ｅ ｌＳ ｗｅ ｈｃ ｅ ｓ ａ ｄ ｃ ｎ ｒ ｔ ｔｅ ｇｔ ａ ｅ Ｔｈ ｔｒ ｕ ｅｎ ｏ ｃ ｍｅ ａ ｉ ｔｅ’ ｂ ｔ ｉｋｎ ｓ ｎ ｏ ｃ ｅｅ ｓｒ ｎ ｈ ｇｒ ｄ ． ｅ ｉ ｆｕ ｎ ｅ ｏ ａ ｈ ｒｎ ｌｎ ｔ ｏｆ ｏ ｓ－ ｙ ｅ ｒ ｆｌ ｃ ｌ ｍｎ’ ｗｅ ｏ ｍａ ｍｕ ｎ ｌ ｅ ｃ ｆ ｎｃ ｏ ｉｇ ｅ ｇ ｈ ｃ ｒ ｓｔ ｐ ｐ ｏ ｉ ｅ ｏｕ Ｓ ｂ ｎ ｉ ｘ ｍ ｓ ｅ ｒ ｅ ｉｔ ｎ ｅ ｆ ｈ ａ ｒ ｓｓ ａ ｃ ｏ
中 间存 在 从 十 字 形 钢 柱 向 箱 形 钢 柱 过 渡 的 转 换 柱 ． 换 柱 的 施 焊 难 度 较 大 ， 其 力 学性 能相 关 的研 转 与 究 资料 尚很 少 见 ． 文 用 ＡＮＳ 本 ＹＳ程 序 模 拟 在 不 同剪 跨 比 、 压 系数 、 箍 率 、 钢 腹 板 厚 度 、 强 轴 配 型 砼
ＺＨＡＯ ａ —ｈ ｎ Ｉ Ｄｉｘａ ｇ ，ＴＡＮＧ ｏ ｇｃ ｕ ，Ｊ ＮＧ ｎ Ｄｉｎ ｓ ｅ ｇ ，Ｌ Ｕ — ｉｎ Ｈ ｎ —ｈ Ｉ Ｔｉ ｇ
（ ．Ｃ ｌ ｇ ｆ ｉｉ Ｅ ｇｎ ｅ ｉｇａ ｄ Ａｒｈ ｔｃｕ ｅ Ｚ ｅｉ ｇ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｆ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｈａ ｇ ｈ ｕ３ ０ ３ ，Ｃ ｉａ １ ｏｌ ｅｏ ｖｌ ｎ ｉ ｅｒｎ ｎ ｃ ｉ ｔ ｒ ， ｈ ｊ ｎ ｉ ｓ ｙ ｏ ｈ ｏｏ ｙ ｅ Ｃ ｅ ａ ｅ ｔ Ｔｅ ｎ ｚ ｏ １ ０ ２ ｈｎ ；
关键词 ： 钢混 凝土 柱 ； 换 柱 ； 值 模 拟 ； 剪承 载 力 型 转 数 受 中图分 类 号 ： ＴＵ３ ８ ９ ９ ． 文 献标识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ６４ ０ （ ０ ０ ０ —５ ７０ １ ０ —３ ３ ２ １ ） ５０ ３ —５
型钢混凝土柱中型钢截面形式
型钢混凝土柱中型钢截面形式型钢混凝土柱中型钢截面形式是一种在建筑结构中应用广泛的结构形式,具有较高的强度、刚度和稳定性。
本文将从截面形式、结构特点和应用等方面进行探讨。
一、截面形式型钢混凝土柱中型钢截面形式主要采用型钢和混凝土组成。
型钢通过良好的抗拉强度和可塑性,使柱子具有较高的承载能力。
而混凝土则提供了柱子的刚度和稳定性。
在混凝土中,钢筋起到了骨架作用,能够增加柱子的抗弯强度和抗压强度。
型钢混凝土柱中型钢截面形式可以分为两种类型:一种是双层型钢混凝土柱,另一种是单层型钢混凝土柱。
在双层型钢混凝土柱中,钢层和混凝土层之间通过螺栓或焊接等方式连接起来,形成了一个整体结构。
而在单层型钢混凝土柱中,则是由一个钢层和一个混凝土层组成。
二、结构特点型钢混凝土柱中型钢截面形式具有以下结构特点。
1.强度高型钢混凝土柱中型钢截面形式的承载能力主要来自于型钢的承载力。
型钢的强度较高,可以承受较大的弯矩和剪力。
同时,型钢的截面形式可以充分发挥其强度潜力,增加柱子的承载能力。
2.刚度好型钢混凝土柱中型钢截面形式具有较高的刚度,可以减小柱子在地震等自然灾害下的晃动。
同时,型钢的截面形式可以充分发挥其良好的承载能力,增加柱子的稳定性。
3.稳定性高型钢混凝土柱中型钢截面形式具有较高的稳定性。
由于型钢的截面形式可以充分发挥其承载能力,因此可以增加柱子在受弯等情况下不容易发生失稳现象。
4.应用广泛型钢混凝土柱中型钢截面形式具有较高的强度、刚度和稳定性,因此在建筑结构中得到了广泛的应用。
例如,在高层建筑中,型钢混凝土柱中型钢截面形式可以作为建筑的主要结构支撑部分,为建筑物提供安全稳定的支撑。
三、应用型钢混凝土柱中型钢截面形式在建筑结构中具有较高的应用价值。
它可以为建筑物提供较高的强度、刚度和稳定性,从而使建筑物更加安全可靠。
此外,型钢混凝土柱中型钢截面形式还具有施工方便,建造周期短等优点。
结论型钢混凝土柱中型钢截面形式是一种具有较高的强度、刚度和稳定性的结构形式,可以在建筑结构中发挥重要的作用。
型钢混凝土柱循环荷载下的数值模拟
型钢混凝土柱循环荷 载下的数值模拟 ★
王城 泉 邹 昀 郭 翔
摘 要： 利用有限元分析软件 Ａ Ａ Ｕ Ｂ Ｑ Ｓ建立两组钢骨混凝土柱与普通混凝土柱的对比分析模型， 进行了单调加载与循环 往 复加 载下的非线性有限元分析 ， 分析结果发现 ， 柱轴压力 系数 的变化对型钢 混凝 土柱的耗 能有一 定影响 ， 计算 结果对
１ ． ０
ｂ
Ｏ５ ．
１ 有 限元分 析模 型
１ １ 构件基 本信 息 ．
有 限元模 型的长度采用 １５ｉ， ． ｎ保护层 厚度为 ２ ｍ， ５ｍ 采用对 称 配筋 。型钢 的翼缘宽度 为 １０ｍｍ， 度为 １ ｍ， 板 的宽度 ５ 厚 ０ｍ 腹 为 ６ｍｍ， 高度为 １０ｒｎ ８ ｒ。型钢混凝土柱 的截 面如图 １ ｎ 所示 ； 用于 对 比分析 的普通混凝 土柱 的截面尺寸与配筋 同型钢混凝土柱 。
第３ ７卷 第 ３ ３期 ２０１１年 １１月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣ Ｔ Ｃ ＵＲＥ ＨＩ Ｅ Ｔ
Ｖｏ ． ７ Ｎ ． ３ １３ ｏ ３
Ｎｏ ． ２ １ ｖ ０１
・３ ・ ３
・
结 构
・抗 震
・
文章编号 ：０ ９ ６ ２ （０ ）３ ０ ３ — ３ １０ — ８ ５ ２ １ ３ － ０ ３ ０ １
１ ５ ２ ５ ２ ９１６ ．
３ １ 滞 回 曲线 ．
塑性地震反应分 析 中的具 体体 现。国 内外有 关专 家学者 对普 通 平台后进入强化段 ， 强化 段简 化为 直线 ， 屈服 平 台对 应 的最大 应 混凝土框架柱在恢 复力特性方面作 了大量 的试验研 究 ， 并提 出 了 变即假设 为 ＝ ｓ。受拉钢筋 和型钢翼缘 的极 限拉应变根据 ． ４ ，
混合结构中型钢混凝土柱构造要求
混合结构中型钢混凝土柱构造要求混合结构中型钢混凝土柱作为建筑结构中的一种新型构造，近年来得到了广泛的应用。
其优点在于利用混凝土和钢材优点的互补性，达到了无与伦比的性能。
但是在施工过程中，也需要遵循一定的构造要求，以确保其使用寿命，有关混合结构中型钢混凝土柱的构造要求将在下文中进行详细探讨。
1.材质的选择材质方面，中型钢混凝土柱的钢材一般采用轻型的冷弯角钢、方钢或者矩形管等，而混凝土则需要遵循相应的强度指标。
同时还应注意两侧材料之间的协同性和互补性，以确保混合结构中型钢混凝土柱的强度、稳定性和耐久性。
2.柱截面形状的选择柱截面形状的选择对混合结构中型钢混凝土柱的性能有着重要的影响。
在选择时，一般需要考虑受压构件的弹性变形大小、钢材的节约程度以及施工难度等因素。
目前常用的截面形状主要为“T”形、“U”形、矩形等。
其中“T”形散热性能最佳，适合长时间受压应力状态下的构件使用；“U”形的构件稳定性较佳，应用于高层建筑中；矩形截面的柱适用于承受短时间受力状态。
3.钢筋状况的选取在混合结构中型钢混凝土柱的施工中，钢筋的选取也是一个非常重要的环节。
一般需要在考虑钢筋的节约的同时，满足柱内各部位的受力要求，应尽量均匀地布置钢筋，以增强柱的整体性能。
此外，钢筋还需要具备耐腐蚀性和耐热性等特性，以延长柱的使用寿命。
4.柱的高度及宽度设计柱的高度及宽度的设计也是混合结构中型钢混凝土柱中需要注意的要点之一。
柱截面越大，稳定性和承载能力也就越高。
因此，在柱的设计时，需要根据实际承受的荷载类型来合理安排柱的高度和宽度，以确保其承载能力和稳定性。
5.钢筋混凝土质量的要求钢筋混凝土质量的要求是混合结构中型钢混凝土柱的重要构造要求之一。
钢筋混凝土的配合比要均匀，施工时也要注意混凝土的质量和工艺。
建议每次要进行卸料前进行检验，保证其符合相关的标准要求。
以上便是混合结构中型钢混凝土柱构造要求的主要内容，同时，为确保其具有可靠的力学性能，建议配合有关的建筑设计机构或专业技术人员共同制定适合的建筑方案。
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钢筋选ｌｉｎｋ ８单元来模拟，这种三维杆单元 是杆轴方向的拉压单元，不承受弯矩、剪力．
２．２材料本构模型及属性的确定 ２．２．１混凝土
混凝土的应力一应变关系采用有限元分析中 广泛使用的Ｓａｅｎｚ模型，见图１．
０，ｔｈｅ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ Ｔ·ｓｈａｐｅｄ ｓｔｅｅｌ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｈｏｒｔ ｃｏｌｕｍｎｓ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｗｉｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ
ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｒａｔｅ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｉｓ ｇｒｅａｔｅｒ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｎ ｔｈｅ
ｄ
工
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图２钢筋、型钢本构关系曲线
Ｆｉｇ．２ Ｓｔｅｅｌ－ｓｔｅｅｌ ｂａｒ ｃｏｎｓｆｉｍｆｉｖｅ ｃｕｒｖｅ
２．２．３混凝土、型钢和钢筋材料属性的确定 混凝土的材料属性：采用程序自带的Ｗｉｌｌａｍ·
Ｗａｍｋｅ五参数破坏准则和多线性等向强化模型 （ＭＩＳＯ），这种破坏准则能较好的预测混凝土材 料的破坏．
２有限元模型建立
以文献［３］中的３类型钢混凝土柱为依据建 立有限元模型，结合试验结果进行模拟分析，材料 的相关力学指标等参数均来源于此文献． ２．１单元类型的确定 ２．１．１混凝土
混凝土采用三维实体单元ｓｏｌｉｄ ６５来模拟， ｓｏｌｉｄ ６５是该软件为模拟混凝土材料而专门定义 的单元”。’． ２．１．２型钢
基本项（Ｂａｓｉｃ）的设置：①选择小变形静力选 项；②荷载步结束时间为１０；③子步数为１００；④ 打开自动时间步；⑤输出每项结果的文件．
非线性选项（Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ）的设置：①打开线性 收索选项；②最大迭代次数设为４０；③收敛误差 ５％；④收敛准则为二范数；⑤求解器选择修正的 Ｎｅｗｔｏｎ—Ｒａｐｈｓｏｎ法．
关键词：型钢混凝土柱；破坏形态；有限元软件；非线性；极限承载力
中图分类号：ＴＵ３９８
文献标志码：Ａ
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｔ－Ｓｈａｐｅｄ Ｓｔｅｅｌ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｃｏｌｕｍｎｓ
ＸＵ Ｙａｆｅｎｇ １，ＨＥ Ｓｏｎｇｌｉｎ １，ＺＨＡＮＧ Ｙｕｂｏ １，ＣＨＥＮ Ｌｉａｎ９２
型钢和钢筋的材料属性：材料按线性各向同 性考虑；硬化准则为随动硬化；屈服准则为Ｖｏｎ— Ｍｉｓｅｓ屈服准则∞Ｊ．
建立模型时有两种方式【¨：（１）自底而上； （２）自顶而下．采用混合式的建模方式，即两种建 模方式都曾用到．在用自底而上的建模方式时，选 择ｐｌａｎｅ４２面单元作为辅助单元，最终建立构件 有限元模型．笔者选取型钢厚度为４ ｍｍ的试件
４求解结果分析
４．１构件破坏形态分析 型钢厚度为４ ｒａｉｎ、６ ｍｌｎ、８ ｎｌｍ的轴压短柱
最终破坏形态如图３所示．且试件编号与文献 ［３］相同．
从图３（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）可以看出，构件的最终 破坏成灯笼状，即中间部位向外鼓出．发生这种破 坏形式是因为在破坏阶段，构件的主要组成材料 （混凝土、型钢）的纵向应力和应变增加使横向变 形也迅速增大，发生试件表面向外凸起的现 象旧一２｜．试件模拟破坏的形态与试验情况相同．
万方数据
第２６卷
徐亚丰等：Ｔ形型钢混凝土柱力学性能分析
８８３
作简要的建模介绍．其余试件的建模方法和４ ｍｍ 的试件建模方法相同，不再赘述．
３非线性求解设置
非线性求解的难题是，求解的收敛性问题．影 响收敛的因素众多，如单元类型的选取、网格划分 的质量、求解器的设置等¨Ｊ，所以，非线性求解之 前，须进行相关设置再进行试算，这样才能求得理 想的结果．
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｊｉａｎｚｈｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｃｈｉｎａ，１ １０１６８；２．Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ａｉｒｔｘｍ Ｍａｎａｇｅ。 ｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｃｈｉｎａ，１１００４３）
０
８ ｏ．Ｏ．００２
ｅｍ：０．００３
ｅ
图１混凝土本构关系曲线
Ｆｉｇ．１ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅ Ｇｕｒｖｃ
２．２．２型钢和钢筋 型钢、钢筋的应力一应变关系曲线采用斜直
线加水平线的弹塑性模型，不考虑钢材屈服以后 的强化阶段．曲线如图２所示，图中工为钢材屈 服强度，占。为其屈服应变．
ｓｉｓ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｇｏｏｄ ａｇｒｅｅｍｅｎｔｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅ· ｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ．ｉｔ Ｃａｎ ｂｅ ｓｈｏｗｎ ａｓ ｔｈｅ ｄａｍａｇｅ—ｃｈａｒａｃ—
２ ０ １ ０年９月 第２６卷第５期
沈阳建筑大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｊｉａｎｚｈｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ）
文章编号：１６７１—２０２１（２０１０）０５—０８８１—０６
Ｓｅｐ． ２０１０ Ｖ０１．２６．Ｎｏ．５
Ｔ形型钢混凝土柱力学性能分析
ｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔＩｌｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ａｘｉａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｌＯａｄＳ．ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｒａｔｅ ｔｏ ｔｈｅ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｂｅａｒ－
ｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎｄ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｙｉｅｌｄ ｏｒｄｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｗｉｔｌｌｉｎ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｒａｔｉ一
依据试件的破坏形态图，并结合文献［３］在 试验时应变片的粘贴情况，选择试件中部截面的 型钢单元、混凝土单元、纵筋单元、箍筋单元分析 它们的应力一应变变化规律，以明确构件各组成 部分的受力情况和屈服顺序¨卜１４ Ｊ．
非线性分析中，材料的应变由弹性应变和塑 性应变两部分组成¨５｜． ４．３．１混凝土单元
ｍｏｄｅ；ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｏｆｔｗａｒｅ；ｎｏｎ－ｌｉｎｅａｒ；ｕｌｔｉｍａｔｅ ｂｅａｒ－
ｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ
收稿日期：２０１０一０４—１９ 基金项目：辽宁省教育厅高等学校科学研究项目（ＬＳ２０１０１３１）；沈阳建筑大学辽宁省建筑结构工程省级重点实验室
基金项目（ＪＧ一２００９０４）
１ 试验概况
１．１试件设计 共设计了３个Ｔ形型钢混凝土短柱试验模
型，试件具体尺寸见文献［３］． １பைடு நூலகம்２测点设置
在试件的中间和两端各１／４处均设一百分表 来测定试件的变形，在压力机的顶板和底板之间 （设置一竖向位移计测定竖向变形．混凝土、型 钢、箍筋和纵向钢筋的应变测点置于试件中部． １．３试验装置与加载制度
试验在５ ０００ ｋＮ压力机上进行，试验时采用 单调连续慢速加载方式，每次先进行预载１—２ 次，预载值不超过极限荷载的５％，每次加载为极 限荷载的１０％，即每次加１００ ｋＮ，每级加载后稳 定３—５ ｍｉｎ再进行下一级加载；当荷载达到极限 荷载的６０％左右时，每级加载改为５０ ｋＮ；临近极 限荷载时，加载变得更小更慢．
对Ｔｚ一４、ＴＺ一６、Ｔ－Ｌ一８的混凝土单元做应 力一应变分析时，所选择的单元和对应的应力一 应变关系曲线如图５所示．
从图５可知，无论是ＴＺ一４、ＴＺ一６还是ＴＺ 一８，在轴压荷载作用初期，整个试件截面几乎均 匀受压，不同位置处单元的应力一应变曲线重合． 由绘制图像的相关数据得知，在模拟计算之初，混 凝土单元的应力一应变满足胡克定律．由于混凝 土本构关系的原因，混凝土单元的应力达到混凝 土抗压强度标准值的２６％左右时，其应力一应变 关系不再满足胡克定律，并开始产生塑性变形．混
Ｏ
Ｚ Ｏ
稼
０
柱
０
０
蚰∞加∞∞们加 ０
Ｏ
位移／ｍｍ
图４荷载一竖向位移曲线
Ｆｉｇ．４ Ｌｏａｄ—ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｃｕｒｖｅ
在有限元分析过程中，计算子步数的顺序与 试验过程中加载制度的含义一致，因此，用于真实 试验加载制度分析的相关术语与方法在有限元分 析中同样适用．从图４可知，构件的荷载一位移曲 线分为３个阶段：（１）线弹性阶段；（２）弹塑性阶 段；（３）塑性阶段．在加载初期，试件变形处于线 弹性阶段，在这一阶段纵筋、箍筋、型钢的受力都 很小，构件无明显的变化．随着荷载的增加，构件 进入非线性弹性阶段，这时有部分混凝土被压碎， 构件的纵向刚度减小．进一步增大荷载时，曲线逐 渐到达峰值点，纵筋、箍筋、型钢开始屈服，并产生 塑性变形，试件在到达极限承载力之后的一定时 间内，其承载力几乎不变，但竖向变形显著增加． ４．３单元应力一应变曲线分析
ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｌａｙｅｒ，ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｂａｒ，ｓｔｅｅｌ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｃａｒｌ
ｗｏｒｋ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｌｙ ｗｅｌｌ．
ｃｏｌｕｍｎ；ｆａｉｌｕｒｅ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｅｌ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｔ·ｓｈａｐｅｄ ｓｔｅｅｌ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｈｏｒｔ ｃｏｌｕｍｎｓ
ｕｎｄｅｒ ａｘｉａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｌｏａｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｔｏ ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．ａｎｄ ｆｏｒ ｄｅｆｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｓｔｒｏｙ ｍｏｄｅｓ． ｓｐｅｃｉｍｅｎ ｍｏｄｅｌｓ ｗｅｒｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｐｒｏｇｒａｍ ＡＮＳＹＳ．Ｔｈｅ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ａｎａｌ— ｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔｅｅｌ ｒａｔｉｏｓ ｕｎｄｅｒ ａｘｉａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｌｏａｄｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．ａｎｄ ｔｈｅ ａｎａｌｙ－