【摘 要】
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方、圆钢管混凝土细长柱作为主框架柱存在于主次结构组合体系、夹层结构等结构体系中,会受到偏压和柱中侧向力共同作用。为对比研究方、圆钢管混凝土细长柱在偏压和侧向力共同作用时挠曲二阶效应的规律及区别,本文对6根方钢管和2根圆钢管混凝土细长柱开展了轴向力和侧向力共同作用下的试验研究,考虑了侧向力加载方式、侧向力作用位置、端弯矩比及套箍系数等因素影响,得到了方、圆钢管试件的极限承载力、荷载-柱中挠度曲线等试
【基金项目】
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国家十三五重点研发计划（2016YFC0701506）
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方、圆钢管混凝土细长柱作为主框架柱存在于主次结构组合体系、夹层结构等结构体系中,会受到偏压和柱中侧向力共同作用。为对比研究方、圆钢管混凝土细长柱在偏压和侧向力共同作用时挠曲二阶效应的规律及区别,本文对6根方钢管和2根圆钢管混凝土细长柱开展了轴向力和侧向力共同作用下的试验研究,考虑了侧向力加载方式、侧向力作用位置、端弯矩比及套箍系数等因素影响,得到了方、圆钢管试件的极限承载力、荷载-柱中挠度曲线等试验结果。在对试验结果进行对比分析的基础上,采用ABAQUS有限元软件对方、圆钢管混凝土柱的刚度折减系数、弯矩增大系数和等效弯矩系数进行了详细分析,主要内容和结论如下:①对不同工况下的6个方钢管和2个圆钢管混凝土柱试件进行了偏压和侧向力共同加载试验,对比分析发现方钢管与圆钢管的破坏过程基本一致,但破坏形态有一定差异,方钢管发生了局部屈曲和整体弯曲变形,而圆钢管仅呈现了整体弯曲变形。侧向挠度与正弦曲线的拟合情况也有不同,圆钢管与正弦曲线拟合效果优于方钢管。②通过ABAQUS对多个参数变量下的试验构件进行模拟分析,发现方、圆钢管在发生偏压破坏时,内部混凝土的刚度折减会对构件挠曲变形发展产生较大影响,且方钢管由于发生了局部鼓曲变形,刚度折减程度大于圆钢管。根据有限元模拟结果,建议方、圆钢管混凝土柱计算考虑二阶效应下的弯矩时,方钢管混凝土柱的弯矩增大系数取为η=1/（1-Nl2/（π2（ESIS+0.3ECIC）））,圆钢管混凝土柱取为η=1/（1-Nl2/（π2（EsIs+0.5ECIC）））。③经有限元模拟分析和试验数据验证,发现对于有侧向力作用的受压构件,当保持轴向力大小不变增大侧向力或偏心距时,方、圆钢管受侧向力影响下的等效弯矩系数βml均会增大。杆件发生挠曲进入弹塑性状态后,三分点受侧向力的等端弯矩方钢管混凝土柱等效弯矩系数βm1可取为1.14,圆钢管可取为1.11;中点受侧向力的等端弯矩柱与无侧向力等端弯矩柱等效时,方钢管βm1可取为1.12,圆钢管可取为1.10。两种侧向力加载情况下的不等端弯矩柱等效弯矩系数βm2出于安全考虑均取为1。且该建议取值同时适用于低周往复荷载和单调荷载作用下的情况。
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