一字型钢管束混凝土剪力墙轴压力学性能有限元分析

一字型钢管束混凝土剪力墙轴压力学性能有限元分析摘要：本文通过有限元分析方法，对一字型钢管束混凝土剪力墙在轴向力作用下的力学性能进行研究。研究结果表明，在一定的材料参数和结构尺寸条件下，一字型钢管束混凝土剪力墙在轴向受压作用下的承载能力较强，且整体性能优异，可作为高层建筑结构中的一种重要构件。关键词：一字型钢管束混凝土剪力墙；轴向力；有限元分析；力学性能；承载能力Abstract:Inthispaper,themechanicalperformanceoftheH-shapesteeltubereinforcedconcreteshearwallunderaxialforcewasstudiedbyusingfiniteelementanalysismethod.Theresultsshowthatundercertainmaterialparametersandstructuraldimensions,theH-shapesteeltubereinforcedconcreteshearwallhasstrongbearingcapacityunderaxialcompression,anditsoverallperformanceisexcellent.Itcanbeusedasanimportantcomponentinhigh-risebuildingstructures.Keywords:H-shapesteeltubereinforcedconcreteshearwall;axialforce;finiteelementanalysis;mechanicalperformance;bearingcapacity1.前言在建筑结构设计中，剪力墙因其承载能力强、整体性能优异等优点而得到广泛应用。一字型钢管束混凝土剪力墙是一种新型的剪力墙结构，具有较好的力学性能。为了深入研究其力学性能，本文利用有限元分析方法，对一字型钢管束混凝土剪力墙在轴向力作用下的承载能力进行了研究。2.结构模型及分析方法2.1结构模型一字型钢管束混凝土剪力墙的结构形式如图1所示。本文所研究的剪力墙采用水泥砂浆与石英砂混合的混凝土填充，外侧钢管采用Q345B材质。图1一字型钢管束混凝土剪力墙结构示意图2.2分析方法在有限元分析中，采用ABAQUS软件对一字型钢管束混凝土剪力墙进行建模和分析。模拟时选用平面应力平面应变（PlaneStrainPlaneStress）模型。为了研究其轴向力下的力学性能，设置不同的轴向压力来对模型进行加载分析。3.结果分析3.1局部应力分析在不同的轴向载荷下，一字型钢管束混凝土剪力墙的应力云图如图2所示。从图中可见，随着轴向载荷的增加，钢管周围的应力逐渐增大。当轴向载荷达到一定值时，剪力墙中心区域出现局部塑性变形，并在周围产生裂缝。图2不同轴向载荷下一字型钢管束混凝土剪力墙的应力云图3.2承载力分析根据所得的有限元模拟结果，绘制了一字型钢管束混凝土剪力墙不同轴向载荷下的荷载-变形曲线和荷载-应力曲线。如图3所示。分析得出，随着轴向载荷的不断增加，剪力墙的变形逐渐增大，但同时承载能力也随之逐渐增强。图3不同轴向载荷下一字型钢管束混凝土剪力墙的荷载-变形曲线和荷载-应力曲线4.结论通过有限元分析方法，本文对一字型钢管束混凝土剪力墙在轴向力作用下的力学性能进行了研究。研究结果表明，在一定的材料参数