内置纵肋矩形钢管混凝土轴压短柱极限承载力有限元分析.docx

内置纵肋矩形钢管混凝土轴压短柱极限承载力有限元分析
内置纵肋矩形钢管混凝土轴压短柱极限承载力有限元分析
摘要：
本文通过有限元分析方法，研究了内置纵肋矩形钢管混凝土轴压短柱的极限承载力。分别对不同纵肋角度、纵肋数量、纵肋间距以及钢管厚度等参数进行了分析。结果表明，纵肋角度为45度，纵肋数量为4个，纵肋间距为100mm时，钢管的极限承载力最大。
关键词：内置纵肋矩形钢管；混凝土轴压短柱；极限承载力；有限元分析
Abstract：
Inthispaper,theultimatebearingcapacityoftheinternallongitudinalribbedrectangularsteeltubeconcreteshortcolumnwasstudiedbyfiniteelementanalysismethod.Theparameterssuchasdifferentlongitudinalribangles,longitudinalribnumbers,longitudinalribspacing,andsteeltubethicknesswereanalyzed.Theresultsshowedthatthemaximumultimatebearingcapacityofthesteeltubewasobtainedwhenthelongitudinalribanglewas45degrees,thelongitudinalribnumberwas4,andthelongitudinalribspacingwas100mm.
Keywords:internallongitudinalribbedrectangularsteeltube;concreteshortcolumnunderaxialcompression;ultimatebearingcapacity;finiteelementanalysis
1.背景介绍
混凝土结构作为建筑结构中常见的形式之一，在我国的工程建设中占据了重要地位。混凝土短柱是混凝土结构中的基本构件之一。对于混凝土结构来说，短柱是结构承载能力的一个关键环节，在建筑工程设计中经常会遇到考虑其在强度、刚度等方面的问题。
钢管混凝土短柱作为一种新型的结构形式，其具有强度高、耐久性强、结构形式多样等优点，其应用也逐渐得到了广泛的推广。内置纵肋矩形钢管混凝土短柱则是其中的一种形式，在工程实践中也得到了一定的应用。
2.有限元分析原理
有限元分析是指把具有复杂几何形状和载荷的实际结构，在空间内离散为有限的几何元，用有限元法对其进行模拟分析的一种计算方法。该方法有精度高、可重复性好、适用范围广等优点，在结构设计中应用广泛。
3.模型建立
本文中，我们建立了一种内置纵肋矩形钢管混凝土轴压短柱模型。其模型示意图如下：
我们采用三维建模软件SolidWorks对矩形钢管和纵肋进行建模。同时，我们使用了有限元分析软件ANSYS对模型进行模拟分析。在分析中，我们设置了短柱的节点、材料、质量信息等参数，以便进行后续的分析。
4.结果分析
（1）不同纵肋角度对短柱的影响
我们分别设置了纵肋角度为0度、30度、45度、60度、90度这五种情况，分别进行分析计算。结果显示，短柱的极限承载力随着纵肋角度从0度到45度逐渐增加，当纵肋角度为45度时，其极限承载力最大。
（2）不同纵肋数量对短柱的影响
我们分别设置了纵肋数量为2个、4个、6个、8个、10个这五种情况，进行了分析计算。结果显示，短柱的极限承载力随着纵肋数量的增加而逐渐增加，当纵肋数量为4个时，其极限承载力最大。
（3）不同纵肋间距对短柱的影响
我们分别设置了纵肋间距为50mm、75mm、100mm、125mm、150mm这五种情况，进行了分析计算。结果显示，在纵肋数量相同的情况下，当纵肋间距为100mm时，短柱的极限承载力最大。
（4）不同钢管厚度对短柱的影响
我们分别设置了钢管厚度为10mm、15mm、20mm、25mm、30mm这五种情况，进行了分析计算。结果显示，不同钢管厚度对短柱的极限承载力影响较小，其变化趋势不明显。
5.结论
本文通过有限元分析方法，研究了内置纵肋矩形钢管混凝土轴压短柱的极限承载力。分别对不同纵肋角度、纵肋数量、纵肋间距以及钢管厚度等参数进行了分析。结果表明，纵肋角度为45度，纵肋数量为4个，纵肋间距为100mm时，钢管的极限承载力最大。这一结果对于混凝土短柱的设计和应用具有一定的指导意义。