钢管混凝土组合构件的理论分析【摘要】钢管混凝土是一种特别的组合结构材料，有更复杂的组合本构关系。有限元方法为结构和构件抗震性能的非线性有限元分析创建了便利条件。【关键词】钢管混凝土；本构关系；统一理论；地震波钢管混凝土是在钢管中填充混凝土从而使钢管及核心混凝土共同承受外荷载作用的构件，是近年来的新型结构体系。它能够充分发挥钢材受拉性能高和混凝土受压性能好的优点，具有承载力高，有良好的塑性和韧性，施工方便，耐火性能较好，经济效果好的特点。钢管混凝土框架是一种进展前景宽阔的结构形式，对其材料的本构关系，承载性能，节点抗震性能非线性有限元分析等讨论也十分重要。一、钢管混凝土结构材料本构关系1、单向荷载下钢材应力-应变关系，由于钢管混凝土构件常采纳的钢种多属于低碳软钢。低碳软钢的应力-应变关系曲线进行简化，划分为弹性、弹塑性、塑性、强化、二次塑流段五个阶段。2、对于反复循环荷载下钢材应力-应变关系，模型有：理想弹塑性模型、双线型模型、三线型模型、多面模型、双面塑性模型。针对承受反复循环荷载作用的特点，对钢材的应力和应变关系，采纳双线型模型，表述为：当应力强度在到达屈服面以前，材料的应力增量和应变增量（正向和反向）按弹性关系变化；当应力强度在到达屈服面后，材料的应力应变关系按强化规律反应。3、单向荷载下核心混凝土应力-应变关系，混凝土本构关系模型有以下几类：线弹性匀质本构模型；非线性弹性本构模；弹塑性本构模型；塑性-断裂理论；内时理论；连续损伤理论。既能反映混凝土三向受压，又能尽可能多的反应混凝土的实际物理现象。核心混凝土应力-应变关系曲线的特性主要和约束效应系数 ξ 有关，主要表现在：ξ 值越大，受力过程中钢管对其核心混凝土提供的约束作用越强，随着变形的增加，关系曲线下降段出现得越晚，甚至不出现下降段；反之，ξ 值越小，钢管对其核心混凝土的约束作用将越小，则关系曲线的下降段将出现得越早，且下降段的下降趋势随各值的臧小而逐渐增强。4、反复循环荷载下混凝土应力-应变关系，认为混凝土的骨架曲线基本上接近于单向加载时的应力-应变曲线，在往复循环荷载作用下，混凝土材料的应力-应变滞回关系骨架曲线可用单向加载时的应力-应变曲线来代替。由于混凝土截面在受拉开裂后重新受压时开裂截面会产生骨料咬合的裂面效应，使开裂面在没有完全闭合的情况下就能传递相当的压应力。因此，在周期性反复荷载作用下，应力-应变曲线...
