【摘 要】
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随着我国经济的快速发展,建筑结构的发展也转变为轻量化和高效性。不锈钢-高强混凝土-普通钢空心组合柱结构成为新材料和新结构领域的热点。与传统钢管混凝土结构相比,不锈钢-高强混凝土-普通钢空心组合柱结构改变了混凝土的约束机理,具有回转半径大和稳定性好等特点。此外,采用不锈钢管具有较高的耐腐蚀性,使用时不需要防腐处理,节省大量维护费用。基于不锈钢-高强混凝土-普通钢空心组合柱结构强度高、耐腐蚀、后期维护
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随着我国经济的快速发展,建筑结构的发展也转变为轻量化和高效性。不锈钢-高强混凝土-普通钢空心组合柱结构成为新材料和新结构领域的热点。与传统钢管混凝土结构相比,不锈钢-高强混凝土-普通钢空心组合柱结构改变了混凝土的约束机理,具有回转半径大和稳定性好等特点。此外,采用不锈钢管具有较高的耐腐蚀性,使用时不需要防腐处理,节省大量维护费用。基于不锈钢-高强混凝土-普通钢空心组合柱结构强度高、耐腐蚀、后期维护费用少等特点,组合柱被广泛运用于生活中的各领域。而研究不锈钢-高强混凝土-普通钢空心组合柱的静力性能,可为实际工程提供理论基础。本文基于轴压试验和ABAQUS有限元模拟,对不锈钢-高强混凝土-普通钢空心组合柱轴压和偏压静力性能进行了相关研究。主要工作如下:(1)设计并完成了9根不锈钢-高强混凝土-普通钢空心组合柱试件轴压试验,分析了空心率和高强混凝土强度对轴压试件承载力的影响。结果表明:空心率和高强混凝土强度均对试件的承载力起着重要作用,试件的承载力随空心率的增大而降低,随高强混凝土强度的提高而提高。(2)基于四种常用核心混凝土本构关系模型进行有限元模拟,结合试验荷载-位移曲线对比分析,发现钟善桐模型和韩林海模型有限元模拟曲线在达到极限承载力后与试验曲线差距较大,吻合效果较差;Liu-Gho模型有限元模拟时应力取值较小,故其承载力远小于试验值;刘威模型有限元模拟曲线与试验曲线最为接近,所以刘威本构关系模型吻合效果最好。基于刘威本构关系建立有限元模型进行验证,极限承载力和破坏状态与试验较为一致;因此,刘威核心混凝土本构模型适用组合柱有限元模拟。(3)基于ABAQUS有限元软件进行数值模拟,分析不同参数对组合柱静力性能的影响;对于轴压试件,试件承载力随空心率和内管径厚比的增大而降低,随高强混凝土强度和名义含钢率的增大而提高;对于偏压试件,内管径厚比和空心率对试件承载力影响甚微,偏心率、高强混凝土强度和名义含钢率对试件承载力有较大影响,承载力随着高强混凝土强度和名义含钢率的增大而提高,随偏心率的增大而降低。基于组合柱偏压性能,确定并验证了不锈钢-高强混凝土-普通钢空心组合柱试件偏压承载力计算公式。
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