摘要：钢管约束钢筋混凝土柱具有承载力高、延性好和施工便利等优点,满足“建筑工业化”的要求,因而被广泛应用在高层建筑中。基于混凝土的塑性-损伤模型与钢材的弹塑性混合强化模型,采用ABAQUS软件建立方钢管约束钢筋混凝土(STRC)柱的三维实体精细有限元模型进行拟静力分析。模型考虑了钢管对核心混凝土的约束作用以及合理的边界条件、加载模式,分析所得柱的破坏形态、荷载-位移滞回曲线和荷载-位移骨架曲线等有限元结果与已有拟静力试验结果吻合较好。进一步建立了136个足尺模型并进行参数分析,研究结果表明:钢管的套箍约束作用可减小混凝土压应变峰值并提高压应力峰值,延缓柱的破坏,有效提高其承载力和延性;破坏位移角和极限承载力随钢管厚度增大而增大。提出了不同轴压比时5种材料强度匹配的钢管合理厚度和套箍系数等抗震设计方法,以混凝土应变、钢管应变为依据的塑性铰判定方法以及塑性铰长度实用计算公式,可为框架柱的抗震设计提供依据和支持。

摘要：以4个钢管约束钢筋混凝土柱(STRC)在弯扭和压弯扭复合荷载作用下的试验研究为基础,采用有限元软件ABAQUS建立了钢管约束钢筋混凝土柱的有限元模型,分别模拟试件在弯扭以及压弯扭复合荷载作用下的破坏模式和承载能力,与试验结果进行对比,验证了有限元模型的正确性。通过有限元模型参数化分析,研究钢管强度、钢管厚度、截面尺寸、混凝土强度、纵筋直径与屈服强度、箍筋直径与屈服强度以及轴力等因素对复合荷载作用下承载力的影响。研究结果表明,钢管厚度、截面尺寸、纵筋的直径与屈服强度以及轴压力是影响复合荷载作用下承载力的主要因素。当圆形截面STRC柱的轴压力达到0.3N_u(N_u为柱轴压承载力)或方形截面STRC柱的轴压力达到0.5N_u时,柱的承载力达到最大。在不同因素的影响下,相同荷载作用下钢管约束钢筋混凝土柱的受弯承载力和受扭承载力之间的相关关系基本一致。

摘要：为揭示钢管约束钢筋混凝土(steel tubed reinforced concrete,STRC)柱在真实火灾作用下的抗火性能,采用火灾动力学模拟(fire dynamics simulator,FDS)软件获取宿舍和教室场景下的真实火灾曲线,建立Abaqus模型对圆形STRC柱进行温度场和耐火极限有限元分析,获取真实火灾场景下温度曲线、载荷比、截面直径、长细比等参数对STRC柱耐火性能的影响.结果表明:真实火灾场景下STRC柱的变形受力性能与标准火灾场景下类似,耐火极限分别与载荷比和长细比成反比,与截面直径成正比.根据研究结果,建议采用真实火灾曲线对STRC柱进行精细化抗火设计,在工程所需的耐火极限范围内,可出于安全需要,基于等效爆火时间采用标准火灾曲线进行构件抗火设计.