方钢管混凝土压弯构件截面非线性分析(精)
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［1］
管混凝土 截 面 进 行 分 析 是 不 准 确 的
。考虑到钢ห้องสมุดไป่ตู้
管混凝 土 的 基 本 受 力 机 理， 根 据 Von Mises 屈 服 准 提出了一种钢管材料的本构模型， 并结合约束混 则， 凝土的本 构 模 型 对 钢 管 混 凝 土 截 面 进 行 非 线 性 分 析， 并由此提出适于 方 钢 管 混 凝 土 压 弯 构 件 的 三 线 性骨架曲线， 以供方 钢 管 混 凝 土 框 架 结 构 的 动 力 学 分析时参考 。
NONLINEAR ANALYSIS OF CONCRETEFILLED SQUARE STEEL TUBULAR BEAMCOLUMN SECTIONS UNDER BENDING AND AXIAL LOAD
2 Zhang Lan 1 ，
（ 1． School of Engineering ，Hunan Agricultural University ，Changsha 410128 ，China ； 2． School of Civil Engineering ，Hunan University ，Changsha 410082 ，China ） Abstract ： Nonlinear analysis of member sections play an important role in structural seismic investigation． Based on the triaxial-force feature of the steel ，a constitutive model of steel suitable for concrete-filled square steel tubular beam-column was proposed for establishing moment-curvature envelop curve ， meanwhile hoop tension stress was considered in this model ； a fiber-based numerical model program for beam-columns subjected to bending and axial load was developed with the proposed steel constitutive model and the existing confined concrete constitutive model． The influence on moment-curvature envelop curve of concrete-filled square steel tubular beam-column from those parameters ， including steel ratio ， steel yield strength ， concrete strength and axial compression ratio ， was studied respectively． The trilinear envelop curve model of concrete-filled square steel tubular beam-column was proposed by the analysis of yield moment and ultimate bending moment ，and this model could be used for the structural dynamic analysis of projects． Keywords ： beam-column ； fiber-based model ； steel ratio ； axial compression ratio ； trilinear envelop curve model
。 在利用 纤 维 模 型 法 进 行 钢 管 混 凝 土 压 弯 构
作 1971 年出生， 者： 张岚， 男， 副教授 。
件截面弯矩 － 曲率 分 析 的 计 算 中， 国内外研究中采 用的钢材本构模型大多为钢材单向应力状态下的模 型，而钢管混凝土压弯构件中 钢 管 处于三向应力状 态， 因而采用单向应 力 状 态 下 钢 材 的 本 构 模 型 对 钢 132 Industrial Construction Vol. 43 ， No. 5 ， 2013
方钢管混凝土压弯构件截面非线性分析
张
（ 1． 湖南农业大学工学院，长沙 摘
岚
1， 2
410128 ； 2． 湖南大学土木工程学院，长沙
410082 ）
要： 构件截面非线性分析是进行结构抗震性能分析的重要基础， 针对方钢管混凝土构件 中 钢 管 的 三
向受力特点， 提出了一种适于计算方钢管混凝土压弯构件弯矩 － 曲 率 骨 架 曲 线 的 钢 材 本 构 模 型 ， 模型中考虑 了钢材的环向拉力作用； 并应用提出的钢材模型和已有的混 凝 土 模 型 编 制 了 纤 维 模 型 数 值 计 算 程 序 ； 分 析 了 含钢率 、 轴压比 、 混凝土强度和钢材强度对方钢管混凝土压 弯 构 件 截 面 弯 矩 － 曲 率 曲 线 的 影 响 。 通 过 对 构 件 屈服弯矩 、 极限弯矩的分析， 提出了一 种 方 钢 管 混 凝 土 压 弯 构 件 的 三 线 性 骨 架 曲 线 ， 该曲线可用于工程中方 钢管混凝土框架结构的动力学分析 。 关键词： 压弯构件； 纤维模型； 含钢率； 轴压比； 三线性骨架模型 DOI ： 10． 7617 / j． issn． 1000 － 8993． 2013． 05． 029
［2］
钢管混凝土作 为 组 合 结 构 的 一 种 形 式， 具有良 在地震区建筑中得到了 好的力学性能和抗 震 性 能， 广泛应用 。 对钢管混凝土抗震性能的研究一直是国 内外的研究热点， 许多研究者通过抗震试验对钢管 混凝土的抗震性能进行了探讨 。 对钢管混凝土结构 进行动力学分析是 研 究 其 抗 震 性 能 的 重 要 方 面， 构 件截面非线性分析 是 结 构 抗 震 性 能 分 析 的 基 础， 构 件截 面 非 线 性 分 析 目 前 有 有 限 元 法 及 纤 维 模 型 法
管混凝土 截 面 进 行 分 析 是 不 准 确 的
。考虑到钢ห้องสมุดไป่ตู้
管混凝 土 的 基 本 受 力 机 理， 根 据 Von Mises 屈 服 准 提出了一种钢管材料的本构模型， 并结合约束混 则， 凝土的本 构 模 型 对 钢 管 混 凝 土 截 面 进 行 非 线 性 分 析， 并由此提出适于 方 钢 管 混 凝 土 压 弯 构 件 的 三 线 性骨架曲线， 以供方 钢 管 混 凝 土 框 架 结 构 的 动 力 学 分析时参考 。
NONLINEAR ANALYSIS OF CONCRETEFILLED SQUARE STEEL TUBULAR BEAMCOLUMN SECTIONS UNDER BENDING AND AXIAL LOAD
2 Zhang Lan 1 ，
（ 1． School of Engineering ，Hunan Agricultural University ，Changsha 410128 ，China ； 2． School of Civil Engineering ，Hunan University ，Changsha 410082 ，China ） Abstract ： Nonlinear analysis of member sections play an important role in structural seismic investigation． Based on the triaxial-force feature of the steel ，a constitutive model of steel suitable for concrete-filled square steel tubular beam-column was proposed for establishing moment-curvature envelop curve ， meanwhile hoop tension stress was considered in this model ； a fiber-based numerical model program for beam-columns subjected to bending and axial load was developed with the proposed steel constitutive model and the existing confined concrete constitutive model． The influence on moment-curvature envelop curve of concrete-filled square steel tubular beam-column from those parameters ， including steel ratio ， steel yield strength ， concrete strength and axial compression ratio ， was studied respectively． The trilinear envelop curve model of concrete-filled square steel tubular beam-column was proposed by the analysis of yield moment and ultimate bending moment ，and this model could be used for the structural dynamic analysis of projects． Keywords ： beam-column ； fiber-based model ； steel ratio ； axial compression ratio ； trilinear envelop curve model
。 在利用 纤 维 模 型 法 进 行 钢 管 混 凝 土 压 弯 构
作 1971 年出生， 者： 张岚， 男， 副教授 。
件截面弯矩 － 曲率 分 析 的 计 算 中， 国内外研究中采 用的钢材本构模型大多为钢材单向应力状态下的模 型，而钢管混凝土压弯构件中 钢 管 处于三向应力状 态， 因而采用单向应 力 状 态 下 钢 材 的 本 构 模 型 对 钢 132 Industrial Construction Vol. 43 ， No. 5 ， 2013
方钢管混凝土压弯构件截面非线性分析
张
（ 1． 湖南农业大学工学院，长沙 摘
岚
1， 2
410128 ； 2． 湖南大学土木工程学院，长沙
410082 ）
要： 构件截面非线性分析是进行结构抗震性能分析的重要基础， 针对方钢管混凝土构件 中 钢 管 的 三
向受力特点， 提出了一种适于计算方钢管混凝土压弯构件弯矩 － 曲 率 骨 架 曲 线 的 钢 材 本 构 模 型 ， 模型中考虑 了钢材的环向拉力作用； 并应用提出的钢材模型和已有的混 凝 土 模 型 编 制 了 纤 维 模 型 数 值 计 算 程 序 ； 分 析 了 含钢率 、 轴压比 、 混凝土强度和钢材强度对方钢管混凝土压 弯 构 件 截 面 弯 矩 － 曲 率 曲 线 的 影 响 。 通 过 对 构 件 屈服弯矩 、 极限弯矩的分析， 提出了一 种 方 钢 管 混 凝 土 压 弯 构 件 的 三 线 性 骨 架 曲 线 ， 该曲线可用于工程中方 钢管混凝土框架结构的动力学分析 。 关键词： 压弯构件； 纤维模型； 含钢率； 轴压比； 三线性骨架模型 DOI ： 10． 7617 / j． issn． 1000 － 8993． 2013． 05． 029
［2］
钢管混凝土作 为 组 合 结 构 的 一 种 形 式， 具有良 在地震区建筑中得到了 好的力学性能和抗 震 性 能， 广泛应用 。 对钢管混凝土抗震性能的研究一直是国 内外的研究热点， 许多研究者通过抗震试验对钢管 混凝土的抗震性能进行了探讨 。 对钢管混凝土结构 进行动力学分析是 研 究 其 抗 震 性 能 的 重 要 方 面， 构 件截面非线性分析 是 结 构 抗 震 性 能 分 析 的 基 础， 构 件截 面 非 线 性 分 析 目 前 有 有 限 元 法 及 纤 维 模 型 法