【建筑与规划】ＤＯＩ:１０.１４１６８/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７３－４９３９.２０２３.０３.０５矩形钢管混凝土构件压扭和弯扭受力下的力学性能陈宇超①(辽东学院土木工程学院ꎬ辽宁丹东１１８００３)摘要:为研究矩形截面钢管混凝土构件压扭和弯扭的力学性能ꎬ使用ＡＢＡＱＵＳ有限元分析软件建立构件力学模型ꎬ计算２０个圆形和方形截面的钢管混凝土构件压扭和弯扭的数据ꎬ并将其与实验结果进行比较ꎮ利用典型算例分析材料参数、几何参数和加载参数对矩形钢管混凝土构件压扭、弯扭力学性能的影响ꎮ结果表明:在材料参数和几何参数条件相同的情况下ꎬ轴压比和弯矩比的增加都会使构件极限承载力降低ꎻ在几何参数和加载参数条件相同的情况下ꎬ钢材强度和截面含钢率的提高可以增加压扭与弯扭构件的极限承载力ꎻ在材料参数和加载参数条件相同的情况下ꎬ长细比影响压扭构件稳定性ꎬ对细长构件极限承载力影响较大ꎮ最后ꎬ依据相关分析ꎬ给出矩形钢管混凝土构件压扭和弯扭极限承载力的简化计算公式ꎮ关键词:矩形钢管混凝土ꎻ压扭ꎻ弯扭ꎻ有限元分析中图分类号:ＴＵ３９８文献标志码:Ａ文章编号:１６７３－４９３９(２０２３)０３－０１８６－１２钢管混凝土构件中的核心混凝土受到外钢管的约束ꎬ处于三向围压状态ꎬ延缓了混凝土开裂ꎬ有效提高了混凝土抗压承载力和抵抗变形能力ꎬ核心混凝土使得钢管的屈曲得到有效延缓ꎮ因此ꎬ钢管与混凝土的有效结合可弥补其各自在构件受力中力学性能的不足ꎬ使得组合构件的力学性能远大于单一材料构件ꎻ同时ꎬ由于钢管外包裹着混凝土ꎬ使构件韧性得到增强ꎬ施工中构件的连接更为方便[１]ꎮ目前ꎬ钢管混凝土构件在轴压、纯弯及压弯性能方面的研究较多[２－４]ꎬ而在压扭和弯扭受力下的力学性能研究多集中在圆形截面钢管混凝土构件方面[５－６]ꎬ缺乏矩形截面钢管混凝土构件的压扭和弯扭力学性能的研究ꎮ矩形截面应从应力分布和钢管对核心混凝土的约束效果等方面进行分析ꎬ虽然矩形截面形式的分布和约束效果不如圆形截面形式ꎬ但在建筑平面和空间布局中矩形截面形式更适合建筑设计的使用ꎮ建筑物中的梁柱形成了结构框架ꎬ而框架梁柱超静定的结构形式可以有效缓解矩形截面强轴与弱轴在力学性能上的差异ꎬ同时４个侧面的相互垂直有利于结构的连接和施工ꎮ目前矩形钢管混凝土构件已广泛应用于大型高层建筑、大跨度厂房和重载结构中作为主要受力传递构件ꎬ这些构件在使用过程中受力情况复杂ꎬ研究它们的力学性能并给出合理的计算方...
