多室式钢管混凝土组合异形柱基本力学性能研究

At present the special shaped steel tubes are mostly made by benting and welding steel plate. The workload of fabrication is big and the processing cost is also high. This has been seriously influencing the application and promotion of such structure. This project will work on a new kind of special shaped concrete filled steel tubular columns - multi-cell composite special shaped concrete filled steel tubular columns. It is made by welding three commerically available rectangular steel tubes to form one multi-cell special shaped steel tube and pouring the concrete in it.It has such advantages as reasonable stress condition, easy manufacture, good economic performance and large load range. The project will study the strength and stability of the new special shaped columns through a large number of experiments, numerical simulations and regression analyses on long and short columns under axial and eccentric compression. About numerical simulations, we will develop a concrete constitutive relationship which can reflect constraint characteristics of multi-cell composite special shaped steel tube to concrete.In the regression analyses, we will present a bearing capacity calculation method which can reflect the profile characteristics of the columns.This research can not only promote the applications of special shaped concrete filled steel tubular columns in residential building, but also provide new ideas for other concrete filled steel tubular columns with complicated corss-section.

目前钢管混凝土异形柱中的异形钢管大多是由钢板弯折后焊接而成，焊接和弯折量大，加工费用高，严重影响了该种构件的推广使用。本项目将对一种新型钢管混凝土异形柱- - 多室式钢管混凝土组合异形柱进行研究，它是先由三根矩形钢管型材焊接形成多室式异形钢管，再向其中浇注混凝土而成。由于该异形柱截面被钢管分成三个分室，且制作时用矩形钢管型材直接焊接，不需进行钢板弯折，焊缝数量少且受力小，因此它具有受力合理、制作简单、经济性好、承受荷载范围大的优点。本项目将通过大量试验、数值模拟和回归分析对这种新型异形构件的长、短柱在轴压、偏压下的强度及稳定等问题进行研究。在数值模拟方面将提出能体现多室式组合异形钢管对混凝土约束特点的混凝土本构关系；在回归分析方面将提出能反映异形截面特性的构件承载力计算方法。本研究可促进钢管混凝土异形柱在住宅中的应用，也可为其它复杂截面形式的钢管混凝土柱的研究提供思路。

目前钢管混凝土异形柱中的异形钢管大多是由钢板弯折后焊接而成，焊接和弯折量大，加工费用高，严重影响了该种构件的推广使用。本项目对一种新型钢管混凝土异形柱——多室式钢管混凝土组合异形柱进行了研究，它是先由三根矩形钢管型材焊接形成多室式异形钢管，再向其中浇注混凝土而成。由于该异形柱截面被钢管分成三个分室，且制作时用矩形钢管型材直接焊接，不需进行钢板弯折，焊缝数量少且受力小，因此它具有受力合理、制作简单、经济性好、承受荷载范围大的优点。因此对该种构件在各种受力情况下的力学性能进行研究具有理论和工程价值。经过四年的研究工作，本项目完成了预定的计划和实现了预定目标。进行了多方面的研究工作，并发表了多篇中、英文学术论文。本项目通过大量试验、数值模拟和回归分析对这种新型异形构件进行了研究。主要研究内容包括T形截面和L形截面钢管混凝土组合构件轴压短柱、轴压长柱、纯弯性能、单向和双向偏压性能、T形截面压弯构件滞回性能及节点形式的选择。本研究可促进钢管混凝土异形柱在住宅中的应用，也可为其它复杂截面形式的钢管混凝土柱的研究提供思路。