配筋钢管混凝土柱的箍筋及轴心受压性能的研究

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为了满足城市发展需求以及降低地震等自然灾害带来的影响,像配筋钢管混凝土(Reinforced Concrete Filled Steel Tube,简称R-CFST)构件这样具有优异的承载力和抗震性能的结构构件的开发、研究就有了必要性。就目前的研究情况来看,工程设计中尚缺乏对此类构件受力性能的深入了解,尤其箍筋对R-CFST受力性能的影响相关的研究较少,而箍筋对改善和优化R-CFST构件工程实际中的设计、施工以及提高经济效益等方面有着很重要的意义。因此,本研究主要以箍筋为研究对象围绕R-CFST短柱的轴压性能进行试验研究、非线性有限元分析研究以及承载力计算公式研究。试验研究中,主要参数为箍筋形式和箍筋间距,其中箍筋形式有平行式和螺旋式两种,箍筋间距采用三种间距的平行式箍筋,共准备4组8根R-CFST、1组3根钢管混凝土和1组3根素混凝土试件,每一组的试件为相同试件。通过对试验结果综合分析发现:无论箍筋间距和形式如何变化,对构件在达到最大荷载前的受力特性和承载力无明显影响,在轴心受压承载力计算时可以忽略其影响效果;对于平行式箍筋来说,纵向间距的变化对构件的力学性能影响效果无明显差别、贡献率基本一样,因此在工程实际中可以采用较大箍筋间距来提高工作效率和经济效益;在箍筋间距相同的情况下,螺旋式箍筋对构件最大荷载后的力学性能改善效果优于平行式箍筋,尤其是对延性的提高作用贡献显著,因而工程实际中可使用螺旋式箍筋以获得较好的延性和抗震性能。在试验的基础上,建立了有限元分析模型,进行了非线性有限元分析,较好地模拟出了试验,进一步验证了试验结果的准确性,并在试验结果的基础上,同时验证了有限元分析模型的可靠性。最后,应用所建立的有限元分析方法,建立了6组不同混凝土强度的R-CFST试件模型,每组模型包括6种钢管壁厚和3种纵筋直径,共108个,并进行了有限元分析。通过结果发现:《钢管混凝土统一理论》同样适用于R-CFST。因此,按照此理论中对CFST的研究方法对R-CFST轴心受压承载力计算方法进行了研究,并提出了相应的承载力计算公式并进行了对比、验证,结果表明此公式可用于工程设计。
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