部分包裹型钢混凝土柱轴压受力性能研究

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部分包裹型钢混凝土柱简称PEC柱,是型钢和混凝土相结合的一种产物,是以现代钢结构和混凝土结构为基础发展出来的新型结构。本文采取结构试验、数值模拟和理论计算相结合的方法,研究PEC组合柱结构在轴向荷载作用下的受力性能。本文对两个PEC组合柱试件进行了轴向荷载作用下的静力试验研究,观察试验过程中试件受力情况,分析得到试件受力特征以及其协同工作原理及组合作用,研究了该组合结构在竖向荷载作用下的破坏模式,并从承载能力、荷载变形和延性等方面分析该组合结构的受力性能。通过有限元分析软件创建了PEC组合柱结构模型,并对该结构模型进行受力性能数值模拟分析。将模拟结果与试验研究结果进行对比,验证有限元软件模拟结论的有效性和可靠性,以此为基础探讨分析型钢高厚比、混凝土强度、系杆间距和含钢率对试件初始刚度、极限承载力和延性的影响,并总结分析此类组合结构的受力性能。最后,基于现行规范,采用简单叠加原理方法计算PEC组合柱极限承载力,并与有限数值模拟结果和试验结果比较。研究结果表明,PEC组合柱结构受力性能良好,理论计算结果和数值模拟结果与试验结果吻合较好;随着型钢高厚比的增长,试件变形能力增大,延性提高,但试件初始刚度和极限承载力不断减小;试件含钢率提高,试件极限承载力和初始刚度不断提高;随着钢筋系杆间距增大,试件初始刚度基本不变,极限承载能力和延性随荷载增加有所降低,试件达到屈服荷载后,试件强度退化加快,并且钢筋系杆间距小的试件延性性能好;在本文研究范围内,混凝土强度变化对试件受力性能影响不显著。该研究结果为以后PEC柱设计提供了合理的理论依据和参考,具有一定的学术和工程应用价值。
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