现代工程结构向大跨、高耸、重载方向发展,柱承受的荷载越来越大。大量的震害表明,建筑物会否倒塌在很大程度上取决于柱的设计,特别是随着建筑物高度和跨度的不断增加,这就要求柱不但应具备很高的承载力而且还要有较好的延性以防止建筑物在大震情况下倒塌。 本文研究的是一种新型重载组合柱,在钢管混凝土柱中埋设钢骨,即钢骨-钢管混凝土组合柱(以后简称为新型组合柱)。本文结合新型组合柱的试验数据,利用钢管混凝土结构的一些研究成果,将新型组合柱看作一个统一体,即当作一种新型材料,对这种新型组合柱的轴压承载力和组合刚度进行研究。 首先,研究新型组合柱的轴压短柱承载力,依据新型组合柱的轴压试验数据,分析影响新型组合柱轴压承载力的因素,包括混凝土的强度、配骨指标和套箍指标等,结合钢管混凝土柱的统一理论的轴压公式,提出影响新型组合柱的因素,即约束指标。利用约束指标,得出基于统一理论的新型组合短柱的轴压承载力公式。 然后,依据新型组合柱的轴压承载力公式,把新型组合柱视为一种新型的组合材料,而不是把它按混凝土、钢管和钢骨分开来考虑,分析新型组合柱的刚度,包括轴压刚度和抗弯刚度,得出新型组合柱的轴压组合刚度和抗弯组合刚度。本文还对组合刚度与目前结构设计规范所采用的组合柱的换算刚度进行比较,分析利用组合刚度的必要性。 最后,本文结合一个高层框架结构模型,利用本文的研究成果对采用新型组合柱的高层框架结构进行整体结构分析,研究框架顶端侧向位移和基底柱端弯矩。