型鋼混凝土組合結構構件由混凝土、型鋼、縱向鋼筋和箍筋組成。簡單點說就是在原有的鋼筋混凝土梁、柱等構件里添加型鋼，加入型鋼后可以有效提高構件承載能力，減小構件軸壓比。通常高層結構較多采用。

混凝土多向受壓時，通過施加側向壓力的約束，限制內部微裂縫的發展，能極大地提高混凝土的抗壓強度。在混凝土構件受到軸心壓力過程中，混凝土發生與軸壓力相互垂直的橫向變形，內部產生裂縫，此時外圍的鋼管或者高強約束材料就發生作用，向混凝土提供徑向反作用力，緊緊地約束了混凝土的橫向變形，從而限制內部微裂縫的發展，以達到提高混凝土的抗壓強度和延性（發揮混凝土的塑性性能，得到良好的變形效果）。此類利用外部約束，改善自身原有受壓特性，以提高抗壓強度及延性的混凝土就稱為約束混凝土。

本案例進行了初始缺陷影響下約束鋼骨混凝土短柱軸壓模擬，希望為此類模擬提供參考思路。

設備基本情況：I5-7500 CPU

計算耗時：5min

一、約束鋼骨混凝土短柱模態分析

首先建立約束鋼骨混凝土短柱有限元計算模型。

約束鋼骨混凝土短柱截面半徑為100mm，內部鋼骨截面為H100×68×4.5×7.6，外層包裹5mm厚GFRP材料。約束混凝土材料強度為C70，內部鋼骨材料強度為Q355，GFRP峰值抗拉強度為300MPa。

采用線性攝動分析步下的屈曲分析模塊，選取Lanczos求解器，輸出約束鋼骨混凝土短柱前十階變形模態。

外部GFRP與約束混凝土之間采用法向硬接觸，切向摩擦系數為0.2的界面接觸關系。

采用耦合參考點加載方式為約束鋼骨混凝土短柱施加軸向荷載，底部采用固結約束，頂部施加軸向壓力。對有限元計算模型進行網格劃分，全局網格尺寸取為20mm。

建立分析作業并修改關鍵字，在** LOADS模塊后添加關鍵字：

*nodefile

u

圖1 有限元計算模型邊界條件	圖2 約束鋼骨混凝土短柱網格模型

二、約束鋼骨混凝土短柱模態分析

在第一步約束鋼骨混凝土短柱變形模態分析完成后之后，復制所建立的模型，將線性攝動分析步替換為靜力通用分析步，并對柱頂加載點施加軸向位移荷載，重新建立新的分析作業，并修改關鍵字，在* ** STEP模塊前面添加關鍵字：

*imperfection, file= YF-500-621（上一個模型作業名）, step=1

1,1

運算分析模型并查看結果

圖3  模型整體計算結果	圖4  內部鋼骨應力云圖	圖5  混凝土應力云圖