留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

钢管-波纹钢板约束混凝土组合柱轴压性能有限元分析

封剑森 孙泽轩 邹昀 王城泉

封剑森, 孙泽轩, 邹昀, 王城泉. 钢管-波纹钢板约束混凝土组合柱轴压性能有限元分析[J]. 钢结构(中英文), 2023, 38(8): 14-21. doi: 10.13206/j.gjgS23041202
引用本文: 封剑森, 孙泽轩, 邹昀, 王城泉. 钢管-波纹钢板约束混凝土组合柱轴压性能有限元分析[J]. 钢结构(中英文), 2023, 38(8): 14-21. doi: 10.13206/j.gjgS23041202
Jiansen Feng, Zexuan Sun, Yun Zou, Chengquan Wang. Finite Element Analysis of Axial Compression Behavior of Steel Tubular-Corrugated Steel Plate Confined Concrete Composite Column[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2023, 38(8): 14-21. doi: 10.13206/j.gjgS23041202
Citation: Jiansen Feng, Zexuan Sun, Yun Zou, Chengquan Wang. Finite Element Analysis of Axial Compression Behavior of Steel Tubular-Corrugated Steel Plate Confined Concrete Composite Column[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2023, 38(8): 14-21. doi: 10.13206/j.gjgS23041202

钢管-波纹钢板约束混凝土组合柱轴压性能有限元分析

doi: 10.13206/j.gjgS23041202
详细信息
    作者简介:

    封剑森,男,1965年出生,高级工程师,1045727467@qq.com

    通讯作者:

    孙泽轩,男,1997年出生,硕士研究生,szx720318@163.com。

Finite Element Analysis of Axial Compression Behavior of Steel Tubular-Corrugated Steel Plate Confined Concrete Composite Column

  • 摘要: 钢管-波纹钢板约束混凝土组合柱因其良好的受力性能以及快速的施工速度,在实际工程中得以广泛应用。为进一步研究钢管-波纹钢板约束混凝土组合柱的轴压性能,在已完成的6组轴压试验的基础上,利用ABAQUS有限元软件建立了相应的模型并进行了非线性有限元分析。结合轴压试验结果,从试件的破坏形态、荷载-位移曲线等方面证明了有限元模型的可靠性与适用性。基于已验证的有限元模型进行了大量的参数分析,研究的参数包括:混凝土强度、径宽比、波纹钢板屈服强度以及波纹钢板厚度,以探究不同参数对钢管-波纹钢板约束混凝土组合柱的承载能力、初始刚度、承载力提升系数、延性的影响。模拟结果表明:提升材料强度可以提高试件的承载能力,但对强度提升系数影响很小;增大径宽比可以有效提升试件的极限承载力、强度提升系数与延性,但相应试件的用钢量也会提升;增加波纹钢板厚度基本不会提升试件的承载能力,但会明显提高试件的延性。最后,进行了钢管-波纹钢板约束混凝土组合柱的稳定性分析,在综合考虑钢管-波纹钢板约束混凝土组合柱的截面形状以及材料性质的前提下,提出组合柱长细比的计算方法;通过引入初始缺陷的方式建立起不同长细比下钢管-波纹钢板约束混凝土组合柱的有限元模型,研究了不同长细比对其受力机理以及承载能力的影响,并引入各国规范的计算方法,将模拟结果与计算结果进行比较。对比结果表明:现有规范对于钢管-波纹钢板约束混凝土组合柱极限承载力的设计值偏大,不能准确预测组合柱的承载能力。因此,基于有限元模拟结果,对钢管-波纹钢板约束混凝土组合柱的稳定系数及轴压承载力计算公式进行了修正。
  • [1] 韩林海.钢管混凝土结构:理论与实践[M].2版.北京:科学出版社,2007.
    [2] 周政,甘丹,周绪红.斜拉肋加劲薄壁方钢管混凝土柱的滞回性能研究[J].土木工程学报,2021,54(6):14-25.
    [3] Wang Y Y,Yang L G,Yang H,et al.Behaviour of concrete-filled corrugated steel tubes under axial compression[J].Engineering Structures,2019,183:475-495.
    [4] Yang L G,Wang Y Y,Mohamed Elchalakani,et al.Experimental behavior of concrete-filled corrugated steel tubular short columns under eccentric compression and non-uniform confinement[J/OL].Engineering Structures,2020,220[2023-04-10].https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141029619341008.
    [5] Fang Y,Liu C Y,Yang H,et al.Axial behaviour of concrete-filled corrugated steel tubular column embedded with structural steel[J/OL].Journal of Constructional Steel Research,2020,170[2023-04-10].https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0143974X19312593.
    [6] 方勇.波纹钢管型钢混凝土短柱轴压力学性能研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2018.
    [7] 仲涛.波纹钢管-混凝土-钢管组合构件的轴压与受弯力学性能研究[D].徐州:中国矿业大学,2020.
    [8] Sun Z,Zou Y,Wang C,et al.Study on confinement mechanism of core concrete in steel tubular-corrugated steel plate confined concrete columns[J/OL].Journal of Building Engineering,2022,52[2023-04-10].https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352710222005101.
    [9] Han L H,Yao G H,Tao Z.Performance of concrete-filled thin-walled steel tubes under pure torsion[J].Thin-Walled Structures,2007,45(1):24-36.
    [10] 陶忠,韦灼彬,韩林海.方钢管混凝土轴心受压稳定承载力的研究[J].工业建筑,1998,28(12):15-18.
    [11] European Committee for Standardization(ECS).Eurocode 4.design of composite steel and concrete structures.part 1-1:general rules and rules for buildings:Eurocode 4[S].Brussels:ECS,2004.
    [12] 中华人民共和国住房和城乡建设部.钢管混凝土结构技术规范:GB 50936—2014[S].北京:中国建筑工业出版社,2014.
    [13] American Institute of Steel Construction(AISC).Specification for structural steel buildings:ANSI/AISC 360-16[S].Chicago:AISC,2016.
    [14] Architectural Institute of Japan(AIJ).Standards for structural calculation of steel reinforced concrete structures[S].Tokyo:AIJ,2015.
    [15] Sun Z X,Zou Y,Wang C Q,et al.Axial compressive behavior and load-bearing capacity of steel tubular-corrugated steel plate confined concrete composite columns[J].Structures,2022,44:135-151.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  78
  • HTML全文浏览量:  22
  • PDF下载量:  8
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2023-04-12

目录

    /

    返回文章
    返回