内斜外正双重方钢管复合约束混凝土柱抗震性能研究

摘要

设置斜放方钢管能够有效提高方钢管混凝土柱的轴压承载能力和延性性能，由此，进一步对内斜外正方钢管复合约束混凝土柱在低周反复荷载作用下的抗震性能进行试验研究。研究参数有轴压比、剪跨比、内方钢管边长和壁厚，设计并制作9个柱试件。试验获取了试件的滞回曲线、骨架曲线和特征点参数，分析并比较了不同影响参数对试件的破坏形态、水平承载力、层间位移角、位移延性系数、刚度退化和耗能性能的影响规律。结果表明：试件的破坏形态均为柱脚处环形鼓曲破坏，滞回曲线经历3个变化过程，由枣核形逐渐变化到饱满的梭形。相比方钢管混凝土柱，雷达图显示的组合柱综合抗震性能更优，平均水平承载力至少提高了6.83%,特征点的层间位移角能够满足实际工程应用的要求。剪跨比为4.75的试件刚度在缓慢退化阶段相差不大。研究参数对等效黏滞阻尼系数的影响在上升段更明显。增大轴压比，试件具有更大的峰值荷载，滞回曲线更饱满，等效黏滞阻尼系数和累积耗能均增大。减小剪跨比，试件的峰值荷载增大，等效黏滞阻尼系数和累积耗能减小。内方钢管边长或壁厚对试件峰值荷载的影响不明显；但内方钢管边长对骨架曲线影响更大，而等效黏滞阻尼系数对内方钢管壁厚的变化更敏感。刚度退化系数、等效黏滞阻尼系数以及循环耗能与相对位移的数值模拟结果与试验值吻合良好。

关键词

内斜外正双重方钢管混凝土 / 复合约束 / 柱 / 抗震性能 / 刚度退化 / 耗能分析

基金资助

国家自然科学基金项目(51268004,51578163); 八桂学者专项研究项目([2019]79号); 广西重点研发计划项目(桂科AB21220012); 2025年青苗人才资助科研项目; 2025年度广西高校中青年教师科研基础能力提升项目(2025KY0986)