【摘 要】
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中空夹层钢管混凝土（CFDST）是一种具有轻质、高弯曲刚度和良好耐火性能的新型复合结构。随着高层建筑的发展,其支撑构件结构柱在发生火灾时,将给人们的生命和环境带来巨大的威胁,而在实际工程应用中,CFDST结构柱一般会承受偏心荷载作用,所以对中空夹层高强钢管混凝土柱（简称高强CFDST柱）在温度与力耦合作用下的偏压工作机理进行一个全面的分析,对建筑结构防火设计、火灾后评估与加固等方面都有一定的参考价
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中空夹层钢管混凝土（CFDST）是一种具有轻质、高弯曲刚度和良好耐火性能的新型复合结构。随着高层建筑的发展,其支撑构件结构柱在发生火灾时,将给人们的生命和环境带来巨大的威胁,而在实际工程应用中,CFDST结构柱一般会承受偏心荷载作用,所以对中空夹层高强钢管混凝土柱（简称高强CFDST柱）在温度与力耦合作用下的偏压工作机理进行一个全面的分析,对建筑结构防火设计、火灾后评估与加固等方面都有一定的参考价值。本文研究了温度与力耦合作用下高强CFDST偏压柱在四个复杂阶段即常温下施加荷载、持载加热升温、持载降温冷却和经过火灾后的力学性能和工作原理。具体来说,研究包含了以下三个部分:（1）首先确定了钢材和混凝土这两种材料在温度场中的热性能、模型单元的选择和划分以及界面接触的选择,建立了考虑火灾加热升温和降温冷却影响的高强CFDST柱的温度场模型,运用已有的中空夹层钢管混凝土构件和钢管混凝土构件的温度场试验对温度场计算模型进行验证。并对其截面上特征点的温度-时间进行分析,揭示了构件内部具有温度滞后性,因此考虑降温段对钢材和混凝土材性的影响是有必要的。（2）温度和力耦合作用下,通过编写场变量子计算程序,实现钢材和混凝土在四个火灾复杂阶段调用不同的应力-应变关系本构模型,并同时考虑了高强钢在高温和载荷共同作用下产生的高温蠕变影响。利用ABAQUS有限元软件,建立了高强CFDST柱在外持载作用下的偏心受压力学分析模型,并通过国内外文献中已有的类似的试验数据对建立的模型进行对比验证。（3）通过已有试验证明了所建立的有限元模型的正确性和精确度,深入分析了高强CFDST偏压柱在整个火灾温度和上部恒定荷载的共同作用下的工作机制:针对火灾荷载比、钢材强度、偏心率、名义含钢率和构件长细比等参数对温度和力共同作用下的高强CFDST偏压柱剩余承载力的影响程度;针对偏心率、受火时间、混凝土强度和空心率等参数对火灾后（不考虑降温段温度）CFDST偏压柱剩余承载力的影响程度;对考虑温度和力耦合作用的高强CFDST偏压柱进行深入机理分析,包括荷载挠度关系曲线、温度-时间关系、内外钢管与混凝土的截面应力以及各参数对偏压构件的影响等,考虑到火灾温度的下降冷却段对结构材性的影响,了解此类结构的偏压力学性能;分析了火灾后CFDST柱偏心受压构件各组成部分的承载力占比。
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