原创《大长细比组合柱稳定性能数值分析》：本文是一篇关于数值分析论文范文，可作为相关选题参考,和写作参考文献。
摘 要：长细比是柱子设计中一项重要指标,随着长细比的增加,柱子的承载力、延性均存在下降的趋势.文章定量分析了圆形钢管混凝土柱、空心圆形钢管混凝土柱、钢骨混凝土柱、矩形钢管混凝土柱、多腔体矩形钢管混凝土柱的力学性能（承载力、延性）随长细比的变化规律,对大长细比组合柱的设计提供了参考和建议.
关键词：长细比；组合柱；稳定系数
1 圆钢管混凝土柱
本文选用外径D等于500mm,含钢率为8%,长细比为60～160构件的稳定系数模拟结果和“极限平衡理论”、“统一理论”[7]论进行比较,结合构件破坏模式、延性变化规律对大长细比圆钢管混凝土柱设计给出若干建议.
基本假定：
钢材本构采用五段式模型,混凝土本构采用 revised Roder模型；
钢管和内核心混凝土切向为罚摩擦,摩擦系数0.2,法向不脱离；
将一阶屈曲模态作为初始变形以考虑钢管残余应力、混凝土内部脱空等初始缺陷；
表1圆钢管混凝土柱
注：稳定系数、承载力为采用统一理论计算的结果；稳定系数、承载力为采用极限平衡理论计算的结果；稳定系数、截面承载力、承载力、延性系数为模拟结果,其中延性系数为承载力下降到85%对应的竖向位移和峰值承载力时刻的位置比值.
图1钢管混凝土柱λ等于140荷载位移曲线 图2钢管混凝土柱
“极限平衡理论”计算得到的承载力要高于“统一理论”,但两种理论计算得到的稳定系数较为接近.由表-1可知,长细比为60、80的钢管混凝土柱,模拟得到的稳定系数和两种理论基本持平；对于长细比为100～160的钢管混凝土柱,模拟得到的稳定系数明显低于计算值；钢管混凝土柱的破坏模式均为半波屈曲,对长细比较大的柱,塑形铰出现的位置受端部影响较小,离散在柱身中部一定范围内.随着长细比的增加,钢管混凝土柱的延性系数有逐渐降低的趋势,且长细比在80以内延性系数降低较快.
对于长细比较大的柱子,建议从计算上采用非线性屈曲分析做补充计算；对于高烈度区的大长细比钢管混凝土柱,建议从构造上采取措施提高柱子的延性,如加大截面含钢率、加强节点构造以提高柱子的端部约束、对大尺寸的柱子采用膨胀混凝土、柱子内部设置纵向钢筋笼以减少内核心混凝土的收缩徐变导致外部钢管纵向应力增加、在截面应力梯度变化较大部位的钢管内壁设置抗剪栓钉以减小钢管和混凝土的相对滑动.
2 空心圆形钢管混凝土柱
空心钢管混凝土柱被广泛应用于输电塔、工业厂房等结构,目前对空心钢管混凝土柱设计主要采用“统一理论”.本文对比长细比为60～160的空心钢管混凝土柱稳定系数模拟值和统一理论计算结果,如表2所示.
长细比在60～160范围内,模拟得到的稳定系数和统一理论吻合较好,但是随着长细比的增加模拟得到的稳定系数有低于“统一理论”结果的趋势.空心钢管混凝土柱的延性系数明显低于相同长细比的实心钢管混凝土柱.建议高烈度区、有重型吊车等往复荷载作用的工业厂房柱避免采用空心钢管混凝土柱.
表2空心钢管混凝土柱
注：为统一理论计算得到的稳定系数、承载力；、为相应模拟值.
3 钢骨混凝土柱
受轴压作用的钢骨混凝土柱,其稳定系数可采用《混凝土结构设计规范》给出的混凝土柱稳定计算公式.本文将采用有限元模拟的结果、《混凝土结构设计规范》计算结果、“统一理论”稳定计算结果进行比较.
表3钢骨混凝土柱
注：为统一理论计算得到的稳定系数；为混凝土规范计算得到的稳定系数；为相应有限元模拟结果.
图3空心钢管混凝土柱 图4钢骨混凝土柱
对长细比大于60的钢骨混凝土柱,混凝土规范的稳定系数和统一理论基本接近.随着差系比的增加,模拟结果有低于两种方法计算结果的趋势.对长细比较大的钢骨混凝土柱,建议在弱轴方向外侧配置一定数量的钢筋,防止二阶效应附加弯矩引起的混凝土开裂导致的抗弯刚度降低的现象.钢骨混凝土柱的延性系数明显小于相同长细比的其他种类组合柱,建议避免在高烈度区、受往复荷载作用的结构中采用大长细比钢骨混凝土柱.
4 矩形钢管混凝土柱
本文采用边长为500mm,壁厚10mm,长细比为60～160的方钢管混凝土柱的模拟结果和“拟钢理论”、“统一理论”分别进行比较并结合构件破坏模式、延性系数变化规律给出设计建议.
表4矩形钢管混凝土柱
注：稳定系数、承载力为采用统一理论计算的结果；稳定系数、承载力为采用拟钢理论计算的结果；稳定系数、截面承载力、承载力、延性系数为模拟结果.
拟钢理论计算得到的稳定系数高于统一理论.长细比小于160时,模拟得到稳定系数和两种理论计算得到的稳定系数误差较小,且随着长细比的增加,模拟值有低于理论计算结果的趋势.矩形钢管混凝土柱的延性系数小于相同长细比的圆钢管混凝土柱.对于长细比较大的柱子,建议从计算上采用非线性屈曲分析做补充计算；构造上加强节点连接刚度以提高端部约束作用,采取必要措施减少钢管转角处焊接残余应力.
5 多腔体矩形钢管混凝土柱
目前国内规范、规程对于多腔体钢管混凝土柱尚未有明确的计算公式.实际设计中,其截面承载力可偏和安全的取钢管承载力和内核心混凝土承载力的简单叠加.其稳定承载力可采用“统一理论”进行计算,本文将进行长细比为60～160的两个腔体的矩形钢管混凝土柱的非线性屈曲分析,对比模拟结果和“统一理论”的计算结果,如表5所示.
图5矩形钢管混凝土柱 图6多腔体矩形钢管混凝土柱
长细比在60～160范围内,统一理论计算得到的稳定系数和模拟结果吻合较好.多腔体钢管混凝土柱的延性系数高于相同长细比的矩形钢管混凝土柱、空心钢管混凝土柱及钢骨混凝土柱.
表5多腔体矩形钢管混凝土柱
随着长细比的增加各类型的组合柱的稳定系数均存在理论计算值高于模拟值的趋势.建议对长细比大于80的组合柱进行非线性屈曲分析补充计算.“统一理论”可广泛应用于各类型的钢管混凝土柱（实心、空心；圆形、矩形等）及钢骨混凝土的稳定设计.随着长细比的增加,各类型组合柱均存在延性系数降低的趋势,在高烈度区、受往复荷载作用的组合柱、较为重要的柱子,建议采用构造措施保证钢和混凝土的“协同工作”、合理加强节点.钢骨混凝土柱、空心钢管混凝土柱的延性弱于其余类型的组合柱,建议实际应用时,其长细比不超过80,或采取其他必要措施保证其延性.
参考文献：
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[2] 周圣凯,郝际平,史小强,等.剖分T型钢轴心压杆试验研究[J].建筑科学和工程学报.2005（01）：87-90.
[3] 彭晓彤,陈绍蕃,顾强.剖分T型钢压杆的弯扭屈曲试验研究[J].建筑结构学报.2004（02）：44-48.
[4] 王万祯,于志刚,李启才,等.剖分T型钢轴压杆件相关屈曲原理及其应用[J].哈尔滨建筑大学学报.2002（03）：41-44.
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数值分析论文参考资料：
结论：大长细比组合柱稳定性能数值分析为关于本文可作为数值分析方面的大学硕士与本科毕业论文数值分析第五版答案pdf论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
