钢管混凝土梁柱节点域轴压非线性屈曲分析

2012-11-21李成玉郭耀杰

山西建筑 2012年8期

李成玉郭耀杰

(1.武汉科技大学城市建设学院，湖北武汉 430070;2.武汉大学土木建筑工程学院，湖北武汉 430072)

1 概述

钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的结构构件，钢管及其核心混凝土能共同承受外荷载作用。利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用来充分发挥两种材料的优点，不仅使混凝土的塑性和韧性性能大为改善，而且可以避免或延缓钢管发生局部屈曲。

轴向压力作用下的局部屈曲是钢管结构的主要破坏形式之一，近年来，不少学者对圆钢管混凝土柱的屈曲等问题进行了理论分析和试验研究，取得了很多成果[1，2]。钢管混凝土节点域既受到柱的轴心压力，又要承受梁作用的弯矩和剪力，必然存在屈曲现象，但如果直接套用钢管结构节点的屈曲分析结论，不考虑混凝土的帮衬作用，则又过于保守。

研究认为，对轴压圆柱壳屈曲影响最大的因素当属壳体中存在的初始几何缺陷，即壳体的初始缺陷敏感性。用非线性有限元进行圆柱壳非线性屈曲分析的前提是必须对模型施加初始扰动，亦即施加初始几何缺陷。

在对钢管混凝土框架节点域进行非线性屈曲分析时，首先在梁端施加荷载，由于梁根部受弯转动，势必带动钢管壁面外的变形，从而实现了钢管柱的初始缺陷的施加;然后在柱顶施加轴向荷载，就可以完成节点域钢管屈曲分析。