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薄壁钢管混凝土柱借助钢管和混凝土的相互作用使得该类构件具有承载力高,塑性韧性好、耐火性能好等优点,但到设计基准期后,钢管内混凝土可再生性差,会产生新的建筑垃圾;对于薄壁空心钢管来说,其承载力是极不稳定的,因为它对局部缺陷非常敏感,容易屈曲失稳。为保证空心方钢管柱的稳定性能,弥补钢管混凝土柱在设计基准期后难以节能环保、经济重复利用的不足,结合西南地区天然砂卵石遍布充足的特点,向管内灌入无粘结的砂卵石填充材料,形成薄壁方钢管砂卵石组合柱。为研究这种新型组合柱的静力性能特点,论文主要完成以下工作: 1.对10根薄壁方钢管砂卵石中长柱进行静力轴压试验研究。试验以砂卵石压实系数(ζ=0、73.9%、77.7%、82.9%、87.7%、92.9%)为主要控制参数,其中柱长1200mm,截面尺寸120mm×120mm×3mm。对各试件的破坏模式、承载能力进行对比分析,得出荷载-应变关系曲线、荷载-侧向挠度分布曲线。试验结果表明:在保证建议砂卵石压实系数达到87.7%,较大压实系数的砂卵石参与受力以及与管壁共同作用,一定程度延缓了钢管壁局部屈曲,大幅提高了薄壁方钢管柱的极限承载力,可改善柱的整体稳定性。而且这种新型组合柱具有良好的可重复利用性、经济环保特点。 2.保持砂卵石压实系数在建议大于87.7%的范围,以方钢管壁厚(2mm、4mm)和长细比(8、13、26、38、51)为主要变化参数,对10根薄壁方钢管砂卵石柱进行轴压试验研究,通过试验对比分析试件的破坏形态、极限承载力、荷载-位移曲线以及荷载-应变曲线等数据。试验结果表明: (1)壁厚为2mm试件的承载力较低,钢材未达到屈服强度,管壁就已经发生局部屈曲,钢材性能未得到充分发挥;壁厚为4mm的试件的承载力达到500~600kN,钢材达到屈服强度,建议钢管壁厚至少为3mm; (2)试件的极限承载力随长细比增大而降低。对于壁厚为2mm的试件,长细比为13、26、38、51试件的极限承载力分别较长细比为8的试件下降了19.4%、25.1%、37.9%、45.8%;壁厚为4mm的试件,长细比为13、26、38、51试件的极限承载力分别较长细比为8的试件下降了4.1%、8.3%、14.8%、16.3%; (3)相对于空心方钢管柱,试件的极限承载力有所增加;壁厚从2mm增到4mm,砂卵石与钢管壁的相互作用更加显著。 3.在薄壁方钢管柱和薄壁方钢管混凝土柱研究的基础上,对比分析这三种柱的破坏模式和稳定承载力等轴压静力性能特点,得出该新型组合柱的优缺点,为今后这种新型组合柱的设计和实际工程推广提供理论基础。