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钢板-砖砌体组合构件作为一种新型的加固改造技术已在实际工程中得到应用,此项技术具有施工便捷、节省空间、共同工作性能良好等优点。由于工程改造的特殊性,此类组合柱的尺寸基本是根据既有砌体墙的布置确定,势必会存在异形柱这种情况,所以对此类组合柱进行深入研究是十分必要和有意义的。 为了研究钢板-砖砌体组合异形柱在轴心、偏心受力状态下的工作性能,本文共进行了6根L形、T形截面组合柱的轴压试验和6根L形、T形截面组合柱的偏压试验。对组合异形柱在受压状态下的破坏形态、承载力、荷载-纵向平均应变曲线及钢板应变特点等进行了观察与分析。试验结果表明:钢板-砖砌体组合异形柱具有较高的承载能力;组合异形柱受压的破坏形态以钢板局部屈曲为主;阴角区域的钢板易产生局部屈曲;对拉螺栓在组合异形柱中的设置极为重要。 在试验研究的基础上,利用有限元分析软件ABAQUS对钢板-砖砌体组合异形柱进行了数值模拟。首先验证了有限元模型的可靠性,利用有限元模型对钢板及砖砌体应力分布进行了分析。通过有限元模型对钢板厚度及螺栓间距等参数对钢板-砖砌体组合异形柱受压性能的影响进行了分析。有限元模拟结果显示:本文建立的有限元模型具有一定的可靠性和参考价值;钢板厚度对组合异形柱的承载能力及刚度影响较大;螺栓间距与钢板厚度之比小于约70时,螺栓间距对异形截面组合柱的受压性能影响不大。 根据钢板-砖砌体的组合形式,本文分别计算了砖砌体部分的承载力和钢板部分的承载力。砖砌体部分建立了三向受压的核心砌体的约束模型,推导出砖砌体部分的承载力公式。钢板部分建立了钢板的局部屈曲模型,根据能量法推导出钢板弹性屈曲荷载公式。利用叠加原理得到钢板-砖砌体组合异形柱的轴压承载力计算公式;通过经验系数法推导出钢板-砖砌体组合异形柱的偏压承载力计算公式,为实际工程提供设计参考。