钢管高强混凝土组合柱受剪性能研究

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钢管高强混凝土组合柱是指在柱核心区域配置钢管的钢筋高强混凝土柱,具有承载力高、刚度大、抗震性能好及耐火性好等优点,在实际工程中得以广泛应用。工程中会出现因柱截面尺寸过大形成的短柱,短柱受到横向荷载时易发生脆性的剪切破坏,会影响结构的正常使用甚至造成结构的严重损坏,因此对柱构件的受剪性能进行研究具有非常重要的意义。现阶段针对钢管高强混凝土组合柱受剪性能的研究尚未成熟,需要从多角度对其做更深入的研究。钢管高强混凝土组合柱的管外混凝土与核心混凝土由于约束条件不同,受力性能存在明显差异。在钢管高强混凝土组合柱中配置复合式箍筋,能增强横向钢筋对钢管外部混凝土的约束作用,使钢管内外混凝土具有更好的受力协同性,从而使组合柱获得更好的承载能力。本文设计并制作了 13个钢管高强混凝土组合柱与1个钢筋高强混凝土柱,并对其进行了受剪试验研究,考察了剪跨比、箍筋形式、体积配箍率、轴压比、钢管尺寸5个参数对试件破坏形态、承载力及变形性能的影响,并在试验基础上采用修正压力场理论(MCFT)分析,推导出钢管高强混凝土组合柱受剪承载力计算方法,得出主要结论如下:(1)各参数对钢管高强混凝土组合柱的受剪性能均有不同程度的影响,其中剪跨比和轴压比的影响最为显著;(2)在钢管高强混凝土组合柱中配置复合式箍筋,对配置井字形复合箍的试件与配置八边形复合箍的试件进行多角度对比分析,得知在相同的体积配箍率下,前者拥有更好的受剪性能;(3)将修正压力场理论(MCFT)运用到组合柱的受剪性能研究中,用“分离—等效—叠加”的方法,迭代计算得到较精确的受剪承载力计算值。本文基于试验结果讨论得出了钢管高强混凝土组合柱的体积配箍率与轴压比限值的合理取值范围,对实际工程应用具有一定的指导作用;基于修正压力场理论(MCFT)推导出钢管高强混凝土组合柱受剪承载力的迭代计算方法,为组合柱受剪理论研究提供了一种新的思路。
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