王震強(qiáng)

（甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州730030）

型鋼混凝土柱承壓性能非線(xiàn)性有限元分析

王震強(qiáng)

（甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州730030）

從型鋼混凝土本構(gòu)關(guān)系入手引入接觸面粘結(jié)滑移機(jī)制，討論了在A(yíng)NSYS模型中引入接觸面粘結(jié)滑移機(jī)制模擬型鋼混凝土柱的基本理論和具體方法。通過(guò)有限元模擬結(jié)果與已有文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果地對(duì)比分析，驗(yàn)證了本研究所采用的ANSYS模型模擬型鋼混凝土柱進(jìn)行承壓性能分析的可靠性和準(zhǔn)確性。對(duì)影響型鋼混凝土柱承壓性能的三個(gè)因素（配筋率、混凝土強(qiáng)度、含鋼率）進(jìn)行了有限元模擬分析，得出了各因素對(duì)剛度、延性和承載力三方面的影響規(guī)律。研究表明：混凝土強(qiáng)度變化對(duì)構(gòu)件剛度有所影響；在一定范圍內(nèi)，含鋼率的增加可以有效提高構(gòu)件的承載力；混凝土強(qiáng)度和配筋率的提高對(duì)改善構(gòu)件延性有利。結(jié)論對(duì)型鋼混凝土承壓柱的工程應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。

結(jié)構(gòu)工程；型鋼混凝土；承壓性能；非線(xiàn)性有限元；粘結(jié)滑移；ANSYS

1　概述

型鋼混凝土柱構(gòu)件是由型鋼、縱筋、箍筋及混凝土組合而成，即核心部分有型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其外部則為以箍筋約束并配以適當(dāng)?shù)目v向受力鋼筋的混凝土結(jié)構(gòu)。型鋼混凝土柱中，型鋼與混凝土共同作用，可以充分發(fā)揮兩種材料的優(yōu)點(diǎn)。與鋼筋混凝土框架柱和鋼結(jié)構(gòu)相比，型鋼混凝土承壓柱具有截面小，承載力高；抗震及變形性能好；耐火性、耐久性好；有效改善混凝土性能；經(jīng)濟(jì)效應(yīng)顯著等優(yōu)點(diǎn)。近30年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市建設(shè)步伐的加快，對(duì)于型鋼混凝土柱的應(yīng)用也越來(lái)越多，越來(lái)越頻繁。

型鋼混凝土柱是由兩種性質(zhì)不同的材料—混凝土和型鋼組合而成的，型鋼混凝土柱承壓能力很大程度上依賴(lài)于這兩種材料接觸面處的粘結(jié)滑移性能，特別是在非線(xiàn)性階段。因此，要對(duì)型鋼混凝土柱承壓進(jìn)行系統(tǒng)全面的研究必須綜合考慮材料的不均勻性、混凝土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，裂縫開(kāi)展、粘結(jié)滑移破壞等各種因素的影響。傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法成本較高，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)研究很難對(duì)這些因素進(jìn)行大量的、細(xì)致的、全面的分析。有限元理論的發(fā)展和有限元技術(shù)的應(yīng)用為研究型鋼混凝土柱構(gòu)件復(fù)雜受力性能提供了一種有效的研究方法。文章利用大型通用有限元分析軟件ANSYS，從型鋼混凝土本構(gòu)關(guān)系入手引入接觸面粘結(jié)滑移機(jī)制，對(duì)型鋼混凝土柱受壓試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行模擬與計(jì)算，根據(jù)所獲得的構(gòu)件的應(yīng)力應(yīng)變發(fā)展、破壞形態(tài)、荷載位移曲線(xiàn)、極限荷載等模擬結(jié)果，分析有關(guān)參數(shù)的變化對(duì)構(gòu)件整體受力性能的影響，同時(shí)根據(jù)從加載至破壞的全過(guò)程非線(xiàn)性分析，深入分析各個(gè)參數(shù)變量對(duì)型鋼混凝土柱受力性能的影響程度，找出在今后設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用中應(yīng)加以重視的控制因素。

2　型鋼混凝土承壓柱非線(xiàn)性模型的建立與驗(yàn)證

2.1模型基本材料參數(shù)

文章研究的重點(diǎn)在于型鋼混凝土柱受壓性能與型鋼混凝土粘結(jié)滑移關(guān)系的有效模擬，對(duì)于鋼筋單元由于型鋼混凝土柱在破壞時(shí)，鋼筋與混凝土之間粘結(jié)性能較好，未出現(xiàn)滑移現(xiàn)象，不需考慮兩者之間的相對(duì)作用，故在建立模型時(shí)采用分離式模型，分別建立混凝土與鋼筋單元，但不考慮鋼筋與混凝土之間的連接單元，兩者共用節(jié)點(diǎn)。

在進(jìn)行ANSYS有限元分析時(shí)，混凝土采用Solid65單元進(jìn)行模擬，并依據(jù)不同的強(qiáng)度等級(jí)，選取相應(yīng)的彈性模量，泊松比取為0.2，混凝土密度定義為2400kg/m3。本構(gòu)關(guān)系選用非線(xiàn)性彈性本構(gòu)模型，具體使用的是沒(méi)有應(yīng)變軟化段的Saenz公式［1］。而混凝土破壞準(zhǔn)則則采用William-Warnke五參數(shù)強(qiáng)度模型，其中裂縫張開(kāi)剪力傳遞系數(shù)設(shè)為0.4，裂縫閉合剪力傳遞系數(shù)設(shè)為0.75，單軸抗壓及抗拉強(qiáng)度采用混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。為了使計(jì)算收斂，只考慮混凝土開(kāi)裂，不考慮混凝土單元壓碎狀態(tài)，將單軸抗壓強(qiáng)度項(xiàng)設(shè)為-1，以模擬低靜水圍壓［2］。

模型中縱筋和橫向箍筋選取Link83-D桿單元，型鋼和實(shí)驗(yàn)墊板選取Solid45實(shí)體單元。用ANSYS進(jìn)行分析時(shí)鋼筋和橫向箍筋采用雙線(xiàn)性隨動(dòng)強(qiáng)化模型 （BKIN），對(duì)應(yīng)于彈性強(qiáng)化本構(gòu)模型；型鋼采用多折線(xiàn)性隨動(dòng)強(qiáng)化模型（MKIN），對(duì)應(yīng)于彈塑性強(qiáng)化本構(gòu)模型。具體輸入的參數(shù)詳見(jiàn)表1。

表1　ANSYS程序下鋼筋和型鋼材料輸入?yún)?shù)表

模擬分析時(shí)在型鋼混凝土柱兩端設(shè)置了厚20mm的鋼墊板。該實(shí)驗(yàn)墊板采用理想彈塑性本構(gòu)模型，彈性模量提高2個(gè)數(shù)量級(jí)設(shè)置為2.0× 107MPa，其作用在于將鋼墊板假設(shè)為理想剛體，從而在一定程度上消除應(yīng)力集中現(xiàn)象［3］。

針對(duì)于型鋼與混凝土之間的粘結(jié)滑移性能在兩者之間設(shè)置了粘結(jié)滑移單元，用于更真實(shí)的模擬型鋼混凝土柱的受力性能。粘結(jié)滑移單元采用了Combine39［4］非線(xiàn)性彈簧單元，該單元具有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，在A(yíng)NSYS程序使用中通過(guò)實(shí)常數(shù)F（力）-D（變形）曲線(xiàn)來(lái)定義非線(xiàn)性彈簧的受力實(shí)質(zhì)，無(wú)需再額外定義材料性質(zhì)，如圖1所示。

圖1　Combine39非線(xiàn)性彈簧單元

本構(gòu)模型選取了西安建筑科技大學(xué)楊勇［5］通過(guò)大量推出試驗(yàn)所定義的粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系，該本構(gòu)關(guān)系建立的出發(fā)點(diǎn)就是為了解決型鋼混凝土有限元模擬，具有較好的實(shí)用性。

引入模型時(shí)將依據(jù)試驗(yàn)測(cè)量的荷載～加載端滑移曲線(xiàn)（P～Sl曲線(xiàn)如圖2所示），通過(guò)統(tǒng)計(jì)回歸及數(shù)學(xué)描述轉(zhuǎn)化成反映主要錨固條件（混凝土強(qiáng)度等級(jí)、混凝土保護(hù)層厚度、橫向配箍率、錨固長(zhǎng)度）的與加載端滑移的基準(zhǔn)本構(gòu)曲線(xiàn)τ～Sl。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中需要根據(jù)型鋼不同位置的受力特點(diǎn)對(duì)確定的平均粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行修正，最終建立適用于有限元分析的粘結(jié)滑移本構(gòu)模型。

圖2　P～Sl曲線(xiàn)的簡(jiǎn)化模型

在接觸節(jié)點(diǎn)設(shè)置彈簧單元時(shí)，為全面考慮型鋼與混凝土連接面上的相互作用，在連接面上對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間采用三個(gè)彈簧單元，分別代表沿連接面法向、縱向切向和橫向切向的相互作用。每一個(gè)彈簧的長(zhǎng)度設(shè)為0，其性能由上述粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系轉(zhuǎn)化成F～D曲線(xiàn)確定。

2.2模型網(wǎng)格劃分處理

采取自上而下的建模方式，即先建立體單元，再自動(dòng)生成與體單元相關(guān)的面單元、線(xiàn)單元和節(jié)點(diǎn)單元。建模時(shí)將型鋼和混凝土都劃分為規(guī)則的平行六面體單元，并保證劃分后兩者的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)要一一對(duì)應(yīng)，這樣有利于在接觸面上設(shè)置非線(xiàn)性彈簧單元。

由于研究對(duì)象與混凝土相關(guān)，根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)主要是其所含骨料顆粒的大小特性，宜將混凝土劃分為20mm×20mm×50mm左右體積大小的有限元網(wǎng)格，這樣在計(jì)算中不會(huì)引起較大的誤差。在劃分時(shí)還要注意接觸面上網(wǎng)格尺寸的一致性，保證型鋼和混凝土單元節(jié)點(diǎn)在整體坐標(biāo)系上一一對(duì)應(yīng)。如圖3所示。

圖3　混凝土及型鋼劃分示意圖

縱筋及箍筋劃分時(shí)需依照保護(hù)層厚度確定好鋼筋所在位置的節(jié)點(diǎn)，利用模型良好的規(guī)整性采用ANSYS程序建模菜單生成單元指令中的 Offset nodes指令生成鋼筋單元，該方法通過(guò)控制節(jié)點(diǎn)在X、Y、Z三個(gè)方向的距離尋找節(jié)點(diǎn)對(duì)，并在滿(mǎn)足條件的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)之間形成單元，如圖4所示。

圖4　鋼筋節(jié)點(diǎn)及單元示意圖

2.3模型加載及求解設(shè)置

加載時(shí)在型鋼混凝土柱下端對(duì)X、Y、Z三個(gè)方向的位移和轉(zhuǎn)動(dòng)施加約束，形成剛接。在上端即施加荷載端除保留Z方向（在本文模擬中即型鋼混凝土柱高度方向）位移外，約束其他各方向的位移和轉(zhuǎn)動(dòng)。約束條件可以保證在模擬分析時(shí)的受力情況與實(shí)驗(yàn)室完全一致，在進(jìn)行加載時(shí)不會(huì)因?yàn)闃?gòu)件約束端發(fā)生偏移或轉(zhuǎn)動(dòng)引起分析錯(cuò)誤，從而確保模擬分析的正確性。

模型求解過(guò)程中采用完全的牛頓—拉普森平衡迭代方法，并且選擇稀疏矩陣求解器求解，計(jì)算過(guò)程中為提高模型計(jì)算時(shí)間，順利實(shí)現(xiàn)收斂可以將二分法打開(kāi)，選擇大變形及預(yù)應(yīng)力選項(xiàng)，使用線(xiàn)性搜索和預(yù)測(cè)，同時(shí)適當(dāng)增加荷載子步數(shù)以及迭代次數(shù)，經(jīng)筆者驗(yàn)證以上措施對(duì)模型精度沒(méi)有影響，但對(duì)于節(jié)省計(jì)算時(shí)間，加快收斂，效果明顯。

2.4型鋼混凝土柱承壓模型驗(yàn)證

本文在進(jìn)行型鋼混凝土柱受壓性能有限元模擬分析時(shí)，采用試驗(yàn)數(shù)據(jù)［6］對(duì)比驗(yàn)證所建立模型的正確性以及結(jié)果分析的可靠性。為保證與參考文獻(xiàn)試驗(yàn)的一致性，建模過(guò)程中所有參數(shù)均取自文獻(xiàn)資料。

驗(yàn)證模型時(shí)選取二組試件，試件截面均為200mm×200mm，試件1高度為1400mm，試件2高度為1800mm。其他各項(xiàng)參數(shù)詳見(jiàn)表2：

表2　對(duì)比試件參數(shù)表

模擬計(jì)算結(jié)果顯示在承受軸壓荷載作用下型鋼混凝土柱構(gòu)件的破壞階段和破壞規(guī)律與試驗(yàn)結(jié)果有較大的吻合性，當(dāng)荷載加到極限荷載80%時(shí)，在柱的中部出現(xiàn)縱向微裂縫，壓縮變形增量大于荷載增量。當(dāng)荷載進(jìn)一步增大，主裂縫寬度增大，縱向裂縫貫通，縱筋和型鋼開(kāi)始屈曲?？傮w而言，無(wú)論是裂縫出現(xiàn)的位置、裂縫發(fā)展的過(guò)程以及破壞時(shí)裂縫所處的狀態(tài)都與我們了解到的試驗(yàn)過(guò)程中所描述的現(xiàn)象相對(duì)應(yīng)。

此外，模擬試件的受力特性與試驗(yàn)保持一致。在最后破壞時(shí)，中間單元混凝土應(yīng)力達(dá)到28.44MPa，加載端混凝土單元應(yīng)力達(dá)到32.47MPa，均已超過(guò)混凝土自身的強(qiáng)度極限，型鋼單元的應(yīng)力接近235MPa但未進(jìn)入屈服階段。型鋼應(yīng)力以及構(gòu)件整體應(yīng)力分布如圖5所示。

圖5　型鋼及構(gòu)件整體應(yīng)力分布圖

對(duì)比試驗(yàn)二組構(gòu)件的最終承載力，通過(guò)ANSYS模擬得到的計(jì)算結(jié)果符合精度要求。具體數(shù)值見(jiàn)表3：

表3　數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比表

綜合兩方面的數(shù)據(jù)比對(duì)，我們可以看出采用有限元數(shù)值模擬的方法對(duì)型鋼混凝土柱的受力性能進(jìn)行研究是可行的，在模型建立準(zhǔn)確合理的情況下，分析所得數(shù)據(jù)具有相當(dāng)?shù)目煽啃?，各?xiàng)誤差均在允許范圍之內(nèi)。

3　型鋼混凝土柱承壓性能分析

對(duì)于型鋼混凝土承壓柱，影響其承壓性能的主要因素有混凝土強(qiáng)度、配筋率及含剛率等，本節(jié)通過(guò)ANSYS進(jìn)行來(lái)了大量模擬試驗(yàn)，得到了上述因素對(duì)型鋼混凝土剛度，延性及承載力的影響規(guī)律。

3.1配筋率對(duì)型鋼混凝土柱承壓性能的影響

本組模擬數(shù)據(jù)主要分析不同的配筋率對(duì)型鋼混凝土柱承壓性能的影響。一共設(shè)置四個(gè)試件，試件模型截面尺寸為 200×200（mm），保護(hù)層厚度取30mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C30，彈性模量為3.0× 104MPa，縱筋分別采用4φ8～4φ20不等，內(nèi)含工字鋼采用I10，箍筋采用φ6.5@100，配筋率設(shè)置從0.503%～3.14%不等。

圖6　配筋率不同時(shí)柱承載力與柱端位移曲線(xiàn)

從圖6可以看出，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)、含鋼率、配箍率等參數(shù)相同的情況下，配筋率的改變對(duì)型鋼混凝土承載力有一定影響作用，四組模擬試件經(jīng)計(jì)算分析后最終極限承載力最小值為1640.32KN，最大值為1955.21KN，最大極差值為314.89KN，差值約占平均值的比例為15.5%左右。隨著配筋率的提高，構(gòu)件在整體屈服前剛度基本沒(méi)有差別，但在屈服后配筋率較大的構(gòu)件剛度略有增加。由于施加荷載端的型鋼和混凝土接觸面粘結(jié)滑移破壞，承載力接近900KN時(shí)構(gòu)件發(fā)生了一次應(yīng)力重分布。最終破壞時(shí)型鋼柱柱端位移值平均達(dá)到16.104mm，配筋率越高位移值相對(duì)較大，說(shuō)明在合理的配筋率范圍之內(nèi)，配筋率的提高對(duì)改善構(gòu)件的延性有一定的影響。

圖7　柱承載性能隨配筋率變化曲線(xiàn)

圖7給出了配筋率變化時(shí)型鋼混凝土軸壓柱粘結(jié)破壞荷載、屈服承載力和極限承載力的變化情況。隨著配筋率的提高，柱端粘結(jié)破壞荷載沒(méi)有太大變化在900KN左右，配筋率的改變對(duì)粘結(jié)破壞荷載基本沒(méi)有影響。構(gòu)件的屈服承載力有所提高，最大相差值達(dá)到195.4KN，說(shuō)明配筋率改變對(duì)屈服承載力有較明顯的影響。同樣，構(gòu)件的極限承載能力隨配筋率的提高而提高，提高幅度占極限承載能力的15%左右。表4給出了具體的承載能力變化值。

表4　配筋率不同時(shí)型鋼混凝土柱的各項(xiàng)承載能力統(tǒng)計(jì)表

3.2混凝土強(qiáng)度對(duì)型鋼混凝土柱承壓性能的影響

本組模擬對(duì)比數(shù)據(jù)主要分析了不同的混凝土強(qiáng)度等級(jí)對(duì)型鋼混凝土柱承壓性能的影響。一共建立了四個(gè)試件模型，每個(gè)模型截面尺寸均為200× 200（mm），保護(hù)層厚度取30mm，縱筋均采用4φ12，配筋率為1.13%；內(nèi)含工字鋼統(tǒng)一采用I10；箍筋采用的是φ6.5，間距100mm，配箍率為0.33%；混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C30～C60不等，彈性模量設(shè)置為3.0× 104MPa～3.8×104MPa

圖8　混凝土強(qiáng)度不同時(shí)柱承載力與柱端位移曲線(xiàn)

圖9　柱承載性能隨混凝土強(qiáng)度等級(jí)變化曲線(xiàn)

從圖8可以看出，隨著混凝土強(qiáng)度的提高，型鋼柱構(gòu)件在整體屈服前，剛度有所增加；隨著構(gòu)件進(jìn)入屈服，截面極限應(yīng)力及構(gòu)件剛度隨混凝土強(qiáng)度提高而有所增長(zhǎng)，表明混凝土強(qiáng)度對(duì)型鋼柱屈服后剛度具有一定的影響作用。另外混凝土強(qiáng)度等級(jí)的變化，使構(gòu)件在柱端發(fā)生應(yīng)力重分布即產(chǎn)生粘結(jié)破壞時(shí)的承載力也相應(yīng)有所變化?；炷翉?qiáng)度等級(jí)對(duì)構(gòu)件粘結(jié)滑移性能的影響非常明顯。

最終破壞時(shí)模擬構(gòu)件柱端位移值差別比較大，試件SRC-3-1的柱端位移為18.46mm，而試件SRC-3-4的柱端位移接近31.3mm，表明強(qiáng)度等級(jí)的提高在增加構(gòu)件承載力的同時(shí)對(duì)構(gòu)件屈服后的延性有相當(dāng)大改善作用。

圖9給出了混凝土強(qiáng)度等級(jí)變化時(shí)型鋼混凝土軸壓柱三個(gè)特征階段的承載力曲線(xiàn)?？梢钥闯觯炷翉?qiáng)度等級(jí)對(duì)型鋼柱承載力的影響十分明顯。強(qiáng)度等級(jí)較高的試件，發(fā)生粘結(jié)破壞時(shí)達(dá)到的荷載水平也較高。說(shuō)明高強(qiáng)度的混凝土不僅對(duì)提高構(gòu)件自身的承載力有影響，對(duì)改善構(gòu)件中組合截面的粘結(jié)性能也具有一定的影響作用?？傮w來(lái)看，型鋼混凝土柱的屈服承載能力和極限承載能力隨混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高而提高。見(jiàn)表5。

表5　混凝土強(qiáng)度等級(jí)不同時(shí)型鋼混凝土柱的各項(xiàng)承載能力統(tǒng)計(jì)表

3.3含鋼量對(duì)型鋼混凝土柱承壓性能的影響

本組模擬對(duì)比數(shù)據(jù)主要分析不同的型鋼混凝土柱含鋼率對(duì)柱體受壓性能的影響。一共設(shè)置了六個(gè)試件，型鋼混凝土柱截面尺寸為200×200（mm），保護(hù)層厚度近似取30mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C40，彈性模量為3.25×104MPa，縱筋采用4φ12，配筋率為1.13%，箍筋采用φ6.5@100，配箍率為0.33%，內(nèi)含工字鋼采用不同的截面尺寸，含鋼率設(shè)置為3.39%～9.16%不等。

圖10　含鋼率不同時(shí)柱承載力與柱端位移曲線(xiàn)

圖10表明，隨著含鋼率的提高，型鋼混凝土柱在受壓屈服前后，剛度基本沒(méi)有太大變化；但隨著含鋼率的提高構(gòu)件承載能力得到了顯著的改善。含鋼率是構(gòu)件承載能力最主要的影響因素。

最終破壞時(shí)柱端位移值差別不大，試件SRC-4-1的柱端位移為16.8mm，而試件SRC-4-6的柱端位移僅為20.6mm，表明含鋼率的提高對(duì)增加構(gòu)件承載力的作用要遠(yuǎn)大于改善構(gòu)件延性的作用。

圖11　柱承載性能隨含鋼率變化曲線(xiàn)

圖11給出了含鋼率變化時(shí)型鋼混凝土軸壓柱三個(gè)特征階段的承載力曲線(xiàn)?？梢钥闯觯诘秃撀史秶鷥?nèi)，隨含鋼率的提高構(gòu)件粘結(jié)破壞荷載、屈服承載力和極限承載力均有所提高，但當(dāng)含鋼率接近8%時(shí)，提高幅度開(kāi)始減小，曲線(xiàn)相對(duì)較為平緩，含鋼率變化對(duì)特征承載力的影響減弱。表明含鋼率對(duì)構(gòu)件承載力的影響存在界限效應(yīng)，在設(shè)計(jì)中要合理設(shè)置型鋼混凝土柱的含鋼率，過(guò)低及過(guò)高的含鋼率都不可取。見(jiàn)表6。

4　結(jié)論

針對(duì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)、配筋率以及含鋼率這三個(gè)因素的變化進(jìn)行了大量數(shù)值模擬試驗(yàn)，對(duì)型鋼混凝土柱承壓性能（剛度、延性及承載力）的影響規(guī)律，進(jìn)行了分析和對(duì)比：可以看出，混凝土強(qiáng)度的變化，對(duì)構(gòu)件加載前、后期的剛度均有影響，而含鋼率的增大對(duì)柱加載前期的剛度有提高作用；對(duì)于構(gòu)件的承載力，在合理范圍內(nèi)，含鋼率的提高可以大大的增加柱的承載能力，是影響構(gòu)件極限承載力最主要的因素?；炷翉?qiáng)度等級(jí)對(duì)承載力的影響僅次于含鋼率，配筋率的提高在加載后期對(duì)柱承載力有一定貢獻(xiàn)，但程度不大。對(duì)于構(gòu)件的延性，混凝土強(qiáng)度和配筋率的提高對(duì)構(gòu)件延性均有一定程度上的改善作用，影響程度相差不大，而含鋼率對(duì)構(gòu)件延性基本沒(méi)有影響。

此外，通過(guò)對(duì)模擬試驗(yàn)組的分析可知，在加載后期，加載端型鋼與混凝土之間均存在不同程度的粘結(jié)破壞現(xiàn)象，導(dǎo)致型鋼與混凝土之間出現(xiàn)應(yīng)力重分布。型鋼與混凝土接觸面粘結(jié)滑移現(xiàn)象的存在對(duì)型鋼混凝土柱后期承壓性能以及變形協(xié)調(diào)能力有較大的影響。

表6　構(gòu)件含鋼率不同時(shí)型鋼混凝土柱的各項(xiàng)承載能力統(tǒng)計(jì)表

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