W-LCFST柱抗震性能及弯矩-曲率关系研究

作     者：张旺 李格 熊清清 李海云 邹薇 ZHANG Wang;LI Ge;XIONG Qingqing;LI Haiyun;ZOU Wei

作者机构：石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点试验室河北石家庄050043 石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 

出 版 物：《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 (Journal of Shenyang Jianzhu University：Natural Science)

年 卷 期：2024年第40卷第4期

页      面：636-646页

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52008270,52308185) 河北省省级科技计划项目(22375409D) 河北省高等学校科学技术研究重点项目(ZD2022040) 石家庄铁道大学研究生创新项目(YC2023049) 

主　　题：宽肢钢管混凝土组合柱 抗震性能 有限元模拟 弯矩-曲率关系 

摘      要：目的研究L形宽肢钢管混凝土组合柱(W-LCFST柱)的抗震性能及弯矩-曲率计算方法,为工程应用提供设计依据。方法应用ABAQUS有限元分析软件建立考虑混凝土塑性损伤和延性金属损伤的有限元模型,在验证模型合理准确的基础上,对比分析等肢截面、不等肢截面、轴压比及钢管厚度等参数对抗震性能的影响;基于W-LCFST柱的参数化分析结果和破坏现象,提出柱截面屈服、峰值和极限状态弯矩-曲率的简化计算方法。结果等肢W-LCFST柱截面高宽比从4.0增至5.0时,初始刚度和正向峰值承载力分别提高了16.9%和35.0%;X向截面高宽比从4.0增至5.0时,初始刚度和正向峰值承载力分别提高了15.3%和31.8%;Y向截面高宽比从4.0增至5.0时,初始刚度提高了9.4%,正向峰值承载力提高了18.0%;轴压比从0.2增至0.6时,正向峰值承载力和延性分别降低了13.8%和6.8%;钢板厚度从6 mm增至10 mm后,峰值承载力和延性分别提升了25.7%和4.9%。结论有限元模拟、试验和理论计算的结果吻合度较好,误差在10%以内,验证了弯矩-曲率计算方法的准确性;等肢截面高宽比增加,增大X向肢长和增加钢管厚度使柱的承载力、初始刚度和延性有明显提高。