王城泉 邹昀 郭翔

随着建筑物的高度和跨度都在不断增大，柱子将要承担越来越大的轴向压力。当采用混凝土柱时，即使提高混凝土的强度等级，由于轴压比的限制，柱截面往往很大，宜形成短柱，对抗震不利。但如果改用SRC柱，由于其承载力可比相同截面的混凝土柱高出近一倍，所以柱截面将显著减少［1，2］。因此，在混凝土(RC)柱中设置核心型钢，是RC结构重载柱提高抗震性能的主要组合结构形式之一［3，4］。为了较为准确的了解型钢混凝土柱结构构件的受力性能，利用ABAQUS软件对结构进行非线性有限元分析。

1 有限元模拟

1.1 模型的基本信息

为了验证有限元分析的有效性与合理性，首先以试验构件为研究对象［5-7］，建立两根 SRC柱的有限元模型，试件高度为1.35 m。柱截面如图1所示，采用HRP335的对称配筋，纵筋配筋率为1.81%，箍筋6φ@100。构件参数详细信息见表1。表1中，ρs，s为钢骨率，%;bf，tf分别为型钢的翼缘宽度和厚度;tw，hw分别为腹板的宽度与高度;n0为轴压比。

分析模型中混凝土、钢筋及型钢采用ABAQUS中的Solid单元，如图2所示;纵筋和箍筋采用Wire单元。

1.2 材料本构关系

1)混凝土材料本构关系。对于SRC 柱可划分为箍筋外无约束混凝土区和箍筋内有约束混凝土区，箍筋外认为混凝土处于单轴受压应力状态，采用Saenz模型来模拟无约束区混凝土单轴受压应力—应变关系。箍筋内认为混凝土处于多轴受力状态，可等效为单轴受压应力状态，所采用的混凝土应力—应变曲线如图3所示。

图1 SRC柱截面图

图2 分析模型

表1 构件基本参数