内斜外正双重方钢管复合约束混凝土柱轴压性能试验研究

作     者：陈宗平 宁璠 CHEN Zongping;NING Fan

作者机构：广西大学土木建筑工程学院南宁530004 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004 

出 版 物：《工业建筑》 (Industrial Construction)

年 卷 期：2022年第52卷第1期

页      面：8-16页

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51578163) 八桂学者专项研究项目(79号) 广西科研基地与人才专项(桂科AD21075031) 广西重点研发计划(桂科AB21220012) 

主　　题：内斜外正双重方钢管混凝土 柱 复合约束 轴压性能 破坏形态 

摘      要：为研究内斜外正双重方钢管复合约束混凝土柱的轴压性能,设计8个组合柱试件和1个普通方钢管混凝土柱试件(SC1)进行轴心受压加载试验。变化参数包括内方钢管边长和壁厚、外方钢管壁厚、试件高宽比、芯柱面积比。试验观察了试件的受力破坏过程及形态,获取了荷载-位移全过程曲线,深入分析了各变化参数对试件破坏形态、轴压承载力、延性、耗能、刚度退化的影响规律。结果表明:组合柱试件在轴向压力作用下的破坏形态表现为塑性段弯曲失稳破坏和局部屈曲破坏,内钢管在核心混凝土与夹层混凝土的共同作用下产生连续不断的褶皱,而外钢管受到混凝土的挤压作用向外鼓曲,试件脱黏区域均出现了不同程度的鼓曲,较大的脱黏区域对试件最终破坏形态有明显影响。与试件SC1含钢率相近的组合柱试件,承载力提高了35%。组合柱试件荷载-位移曲线没有下降段,并表现出很好的塑性强化特性。增大内钢管边长,试件的初始刚度和峰值荷载均提高;受混凝土拌合不均的影响,增大钢管(内或外)壁厚,并没有提高试件峰值荷载,但能够有效改善试件后期的力学性能。高宽比增大到6的试件,受到二阶效应的影响,其破坏形态发生了改变,部分力学指标呈现不同程度的退化。在含钢率差别不大的情况下,增大试件芯柱面积比更能够发挥钢管与混凝土材料性能的优势。综合考虑内、外双重方钢管均对内部混凝土提供约束的计算方法,其计算值与实测值吻合良好。