摘要：随着异形柱框架结构体系的广泛使用，异形柱的稳定性也越来越受人关注。由于异形柱的截面不规律以适应工程的需要，其稳定计算也不易寻求一种简单通用的方法，因此多采用有限元分析进行求解。本文将用有限元分析软件对RC-L形柱进行稳定性分析。
关键词：有限元方法；RC-L形柱；稳定性分析
引言
钢筋混凝土异形柱通常是指钢筋混凝土框架结构中截面形状为L 形、T 形和十形的柱子，由于其肢厚与墙厚相等，避免了传统框架矩形截面柱在屋角凸出，增加了房间有效利用面积，改善了建筑观瞻和使用功能，提高了住宅建筑设计的灵活性，因而受到住户及房地产开发商的欢迎.在1999 年国务院办公厅[ 72] 号文件《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量若干意见的通知》中，异形柱结构被列为我国现代住宅建筑的五大结构体系之一。
本文针对L形混凝土柱进行分析，其截面尺寸如图1所示，研究其屈曲临界荷载与柱长之间的关系。L形柱外包角钢 50mm×50mm×5mm。混凝土等级为C40，钢筋及钢骨等级均为Q235。
图1：异形柱截面
1.模型建立
钢筋混凝土结构不同于一般均质材料，它是由钢筋和混凝土两种材料构成的，一般钢筋是被包围在混凝土之中，而且相对体积较少，因此建立结构有限元模型需考虑这些特性。
本文采用分离式模型，把混凝土和钢筋作为不同的单元来处理，即混凝土和钢筋各自被划分为足够小的单元。考虑到钢筋是一种细长材料，通常可忽略其横向抗剪强度。这样，可以将钢筋作为线形单元处理。混凝土可采用四面体单元等实体单元。在该模型中，钢筋和土之间可以插入联结单元来模拟钢筋和混凝土之间的粘结和滑移，若钢筋和混凝土之间的粘结很好，不会有相对滑移，则可视为刚性联结，可以不考虑联结单元问题。众所周知，钢筋混凝土是存在裂缝的（否则钢筋难以发挥作用），而开裂必然导致钢筋和混凝土变形不协调，也就是说必然存在粘结失效和滑移的产生，因此这种模型被广泛地应用。这种模型单元刚度矩阵的推导与一般有限元相同，是较为真实的模拟。最后建立的模型如图所示（RC-L 形柱模型图 2、钢筋骨架模型图3）。
图2：RC-L 形柱模型
图3：钢筋骨架模型
2.模型求解
通过求解结构的屈曲模态，其屈曲模态结构的变形图如图4所示。由图4可知结构的临界荷载为：
其值远大于C40混凝土的抗压强度设计值，故结构的此时RC-L异形柱的破坏为强度控制。
图4：结构屈曲模态变形图
3.参数研究
异形柱的屈曲强度直接受柱子截面特性及其长细比的影响，为研究长细比对异形柱临界荷载的影响，此处，将保持柱子的截面特性不变，不断改变柱子的长度，来通过有限元软件分析RC-L异形柱的临界荷载间的关系。
图5：RC-L异形柱屈曲临界荷载随柱长变化图
由图5可知，当柱长在（0-10）m时，通过弹性方法计算得到的结构屈曲模态临界荷载大于混凝土的抗压强度设计值，故此时异形柱的破坏为强度控制；当柱长大于10m时，异形柱的破坏由屈曲临界荷载控制，故异形柱的承载力随柱长增大而逐渐减小。
4.结论
对于常规结构设计中的情况，通常柱长不大于10m，故此时异形柱的破坏应由材料强度控制。对于柱长较大时，需要考虑结构的稳定性问题，对构件的承载力进行折减。
论文作者:左越
论文发表刊物:《基层建设》2018年第22期
论文发表时间:2018/9/10
标签：钢筋论文; 异形论文; 屈曲论文; 混凝土论文; 荷载论文; 模型论文; 截面论文; 《基层建设》2018年第22期论文;