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钢管混凝土异形柱的柱肢与墙体平齐,避免室内柱角外露,改善住宅室内使用环境,提高室内空间利用效率,日益受到建筑设计师、开发商和用户的欢迎。同等条件下,钢管混凝土异形柱结构比钢筋混凝土异形柱结构承载力更高,延性更好,抗震性能更优越,最大适用高度和抗震设防烈度均有所提高,有利于异形柱结构的推广应用。虽然钢管混凝土异形柱结构在很多工程中已有应用,但其承载力设计方法在现有规范或规程中没有相关规定,在相关文献中以数值计算为主,不便于工程设计运用。在此背景下,有必要研究钢管混凝土异形柱承载力设计方法,为其工程设计提供理论依据。为此,本文结合试验研究和理论分析,在已有钢管混凝土异形柱轴压、纯弯、压弯和剪切试验研究基础上,应用有限元软件ABAQUS建立各种荷载作用下的有限元模型,验证计算模型的合理性。在此基础上,进行了大量参数分析(共3046个有限元模型),根据试验和参数分析结果,提出了钢管混凝土异形柱承载力设计方法。主要研究结果如下:(1)完成了6根内置开孔竖向加劲肋的L形钢管混凝土柱轴压试验。试验结果表明,开孔竖向加劲肋能有效限制阴角处钢管变形,增强钢管对该区域混凝土的约束作用。在已有L形和T形钢管混凝土柱轴压试验研究基础上,利用ABAQUS软件分析了柱肢宽厚比、含钢率、材料强度和长细比等参数对轴压性能的影响。分别基于统一理论和叠加理论,考虑钢管对混凝土的约束作用,提出了钢管混凝土异形柱截面轴压承载力计算公式,公式计算值与试验值吻合良好。在截面轴压承载力基础上,考虑长细比的影响,提出了钢管混凝土异形柱轴压稳定承载力计算公式。(2)在已有钢管混凝土异形柱抗弯试验研究基础上,利用有限元软件ABAQUS和MATLAB分别建立了有限元模型和纤维模型,分析了柱肢宽厚比、含钢率、钢材屈服强度、混凝土强度等级和加载角度等参数对抗弯性能的影响规律。提出了钢管混凝土异形柱截面抗弯承载力简化计算公式,该公式能较为准确地预测抗弯承载力。(3)在已有钢管混凝土异形柱压弯试验研究基础上,利用有限元软件ABAQUS分析了柱肢宽厚比、含钢率、钢材屈服强度、混凝土强度等级、加载角度和偏心距等参数对压弯性能的影响。根据截面应力分布规律,提出了简化力学模型,推导出钢管混凝土异形柱截面单向压弯承载力计算公式,该公式计算值与有限元计算结果吻合较好,且有一定安全储备。在单向压弯承载力研究的基础上,提出了双向压弯承载力验算公式。(4)在已有钢管混凝土异形柱剪切试验基础上,利用有限元软件ABAQUS研究截面形状(T形和L形)、剪跨比λ(0.1-2.0)和轴压比n(0.0-0.6)对抗剪性能的影响。提出了将T形和L形截面简化为矩形截面的抗剪承载力计算方法,该方法中试件抗剪承载力包括钢管贡献、混凝土贡献和轴压力贡献三部分。该简化方法计算的抗剪承载力与试验值和有限元计算值吻合较好,且有一定安全储备。