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钢．砼组合长柱全过程分析的数值模拟摘要 钢．砼组合长柱全过程分析的数值模拟 摘要 (钢．砼组合结构与传统的钢结构和钢筋混凝土结构相比，具有承载能力高， 防火抗震性能好，施工方便等诸多优点。钢．砼组合柱是组合结构中的主要承重 构件，通常承受双向偏心荷载的作用，其截面形式也多种多样。体文主要研究任 意截面的钢．砼组合长柱在双向偏心荷载作用下从加载到最终破坏的全过程的受 力与变形特性。 (组合长柱从加载到破坏的过程是一个复杂的非线性变形过程，通常采用试验 方法才能完全确定，本文则借助计算机采用数值模拟方法预测这一复杂变形过 程。j本文针对两端铰接的任意截面钢．砼组合长柱，考虑长柱在偏心荷载作用下 的附加弯矩影响(二阶效应)，提出了一种数值迭代的计算机方法进行全过程分 析。运用这种方法时，先将长柱离散成若干等长的柱段，利用差分方法求得各柱 段截面上的挠度与曲率的关系，再根据各截面上力及力矩的平衡条件，得到一组 关于荷载与变形关系的非线性代数方程组，本文采用曲率增量法求解该方程组。 ／对应每个曲率增量，可求得长柱在相应状态下的一条变形曲线。对备曲率增量进 行反复迭代，直至得到收敛解，就获得了长柱从加载到破坏的全过程变形曲线及 荷载．挠度曲线。迭代计算过程中混凝土的截面抗力通过对混凝土应力．应变曲线 在截面上的精确积分求得，而型钢和钢筋部分的截面抗力则采用纤维元方法求 得。一 ／ 为实现上述数值分析方法，采用Visual Fomn语言编制了相应的计算机程 序，同时用Visual Basic语言开发出了可视化输入输出模块，利用该模块可以实 现初始数据的交互输入和计算结果的图形输出。 应用编制的计算程序，首先对一配有工字型钢的矩形截面长柱进行了计算分 析，获得了长柱的荷载．挠度全过程曲线，并与试验结果作了比较，验证了计算 程序的正确性和有效性。f在此基础上，对一T形截面长柱的全过程进行了更为 详尽的模拟计算，得到了组合长柱在偏心荷载作用下的受力和变形规律，并对影 响这些规律的主要因素作了分析。0 r 关键词：钢-砼组合长柱j全过程分析?二阶效应，、曲率增量法；偏心荷载， 纤维元 Complete Complete Analysis of Slender Steel-Concrete Composite Columns By Numerical Simulation Steel—concrete composite structures have advantages compared with steel structures and reinforeed concrete structures in many aspects，such as hi曲er load capacity, better fire and earthquake resisting behavior and more convenience for construction． nle steel．concrete composite column is one ofthe main load—carrying members in the steel．concrete structure．In general cases．such a column is subject to biaxially eccentric 10ading with ils cross sections in various kinds of shape．In this P叩er， complete load—deformation behavior from initial loading to final failure of slender steel．concrete composite columns with arbitrary cross sections applied to biaxial loading is studied． The deformation process of the composite column舶m initial loading to final failure is complex and nonlinear．In the previotis studies this complete process was often determined by experimental method．n地objective of this paper is to predict this complete process using numerical simulation techniques．In this paper,slender co