【摘 要】
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钢管混凝土结构中的外部钢管对核心混凝土具备约束作用,因此能显著提升核心混凝土的抗压强度。同时,内部混凝土又可以阻止外钢管的内凹变形,提高其局部稳定承载能力。与普通
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钢管混凝土结构中的外部钢管对核心混凝土具备约束作用,因此能显著提升核心混凝土的抗压强度。同时,内部混凝土又可以阻止外钢管的内凹变形,提高其局部稳定承载能力。与普通的钢筋混凝土结构相比,钢管混凝土结构具有承载能力强,延性好等优点。因此钢管混凝土结构逐渐在超高层建筑及大跨度建筑中得到了大量的应用。矩形钢管混凝土结构既有钢结构的塑性变形能力强、延性好、抗震性能优良等特性,又克服了圆钢管混凝土结构由于截面形状特殊带来的设计、施工及使用上的不便,而且具有绕强轴的抗弯刚度大等优点。目前已有的研究中,矩形钢管混凝土的高宽比都限制在2以内。未发现有关于高宽比大于2的矩形钢管混凝土的试验研究或理论分析。但目前,随着装配式民用建筑的兴起,大高宽比的矩形钢管混凝土开始被用于异形柱或者剪力墙结构。因此本文对11个宽矩形(高宽比大于2)钢管混凝土中长柱进行了偏压试验,主要研究高宽比、长细比和偏心率对其力学性能的影响。试验表明:宽矩形钢管混凝土柱的最终破坏模式为整体失稳,其压弯承载力随着长细比的增大而下降,而延性随着长细比的增大而得到改善。外部钢管对核心混凝土的约束作用随着高宽比的增大而减弱。当高宽比大于2.5时,外部钢管对于核心混凝土的约束作用已较为微弱,此时钢管的主要作用为提升延性,而非提高压弯承载力。偏心率是影响宽矩形钢管混凝土柱力学性能的主要因素之一。试件的极限承载力随着偏心率的增大而迅速下降,延性随着偏心率的增大而显著提高。钢管对核心混凝土的约束作用随着偏心率的增大而减小,这也是试件极限承载力下降的主要原因之一。本文使用abaqus对试验中11根宽矩形钢管混凝土进行有限元分析,将其分析结果与试验结果进行对比,验证其有限元模型的有效性。然后通过建立大量的有限元模型,获得了各试件的位移荷载曲线以及试验难以测量的实时应力应变云图,对宽矩形钢管混凝土柱的长细比、高宽比、偏心率、宽厚比和钢材强度进行分析。最后本文对Eurocode-4、AISC360、GB50936、CECS159和韩林海提出的压弯承载力计算法进行了详细的介绍,将上述规范及设计方法得到的压弯极限承载力计算值和有限元值与试验值进行对比分析。然后对韩林海计算法和AISC360进行了改良,以适用于宽矩形钢管混凝土柱压弯极限承载力的计算,修正后的计算值与试验值吻合良好
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