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型钢超高强混凝土柱能发挥型钢和超高强混凝土各自的特点,并在高轴压力水平时利用型钢对核心区混凝土的约束,提高柱的延性以及峰后强度,故其在地震区的高层、超高层建筑中有较为广阔的应用前景。但是已有的针对型钢超高强混凝土柱受力性能的研究较少,且取得的成果并不理想。因此,本文拟系统地研究各设计参数对型钢超高强混凝土柱受力性能(包括弯曲性能、轴心受压性能和抗震性能)的影响;采用合理的方法改善型钢超高强混凝土柱的受力性能,并着重改善高轴压力水平时型钢超高强混凝土柱的抗震性能;建立合理的型钢超高强混凝土柱的轴心受压、正截面抗弯和斜截面受剪承载力计算方法。主要研究内容和结论如下:(1)采用截面纤维单元分析法,编制了截面弯矩-曲率全过程分析程序。该方法考虑屈曲对纵筋、型钢受压应力-应变关系的影响,考虑箍筋和型钢对混凝土的约束作用。运用该分析方法及计算程序较为系统地研究了各参数对型钢超高强混凝土柱弯曲性能的影响,并推荐了较为合理的型钢超高强混凝土柱的截面形式。(2)开展10根长细比为3.0的型钢超高强混凝土短柱的轴心受压试验。研究了各参数对试件的轴心受压性能(破坏形态、轴力-应变关系曲线、轴向承载力和延性)的影响。研究结果表明:当箍筋约束效果较好时,型钢对柱受力性能的改善效果更明显;采用推荐的截面形式,柱的轴心受压性能较好。在上述研究的基础上建立了型钢超高强混凝土短柱的轴心受压承载力计算公式。(3)开展21根剪跨比为3.0的型钢超高强混凝土中长柱的低周反复加载试验,试验设计参数为轴压力水平、箍筋、型钢和是否配置栓钉。研究了各参数对中长柱试件的抗震性能(破坏形态、滞回性能、耗能能力和变形能力、水平承载力以及刚度和强度退化等)的影响。研究结果表明:合理配置箍筋和型钢,试验轴压比为0.38或0.45的试件仍具有很好的变形能力和耗能能力,即型钢超高强混凝土中长柱具有非常好的抗震性能;基于平截面假定理论的正截面抗弯承载力计算公式适用于型钢超高强混凝土柱的正截面抗弯承载力计算。(4)开展6根剪跨比为2.0的型钢超高强混凝土短柱的低周反复加载试验,试验设计参数为轴压力水平和箍筋,研究了各参数对短柱试件的抗震性能的影响。研究结果表明:合理配置箍筋时,试验轴压比为0.38的试件具有很好的变形能力和耗能能力,即型钢超高强混凝土短柱具有较好的抗震性能。最后,基于延性的抗震设计思想,建议了型钢超高强混凝土柱的轴压比限值、柱端箍筋加密区长度和箍筋加密区的最小配箍要求。(5)基于修正压力场理论提出型钢超高强混凝土柱的受剪承载力计算模型。该模型通过柱端截面中心正应变ε0来考虑轴力、弯矩和剪力的相互作用,并通过关键参数混凝土主压应力角θ和平均纵向应变εx来反映剪跨比、轴向力以及配箍对柱受剪承载力的影响。模型计算所得受剪承载力与试验值吻合较好,可用于型钢超高强(高强)混凝土柱的受剪分析和设计。