论文摘要
薄壁钢管轻质混凝土结构体系具有受力性能好、轻质高强、施工速度快等优点，与普通钢管混凝土相比还具有用钢量少的优势。因此，该结构体系具有很大发展前途，对其进行研究非常有意义。有关该组合结构的研究较少，尚未形成相关的规范或规程，进行该结构体系短柱轴压力学性能研究，对该结构体系的进一步研究是十分必要的。本文通过试验、有限元仿真及数值计算的方法对薄壁方钢管轻骨料混凝土短柱在轴心压力下的力学性能进行了研究，做了以下几点工作：（1）以本地生产的陶粒为轻粗骨料，以水灰比和砂率为影响因素，以轻骨料混凝土强度和容重为控制指标，设计了9组轻骨料混凝土的配合比试验，通过试验结果分析，提出了最优配合比。（2）介绍了以套箍系数ξ为控制因素的16根薄壁方钢管轻骨料混凝土短柱的轴压试验结果，对影响短柱承载能力及延性的因素进行了分析。（3）考虑冷弯效应、管壁的有效宽度，推导了核心混凝土强度提高系数KC的表达式。对Popovics提出的单轴约束混凝土本构方程进行修正，获得了核心轻骨料混凝土的本构关系。通过数值计算，获得了薄壁方钢管轻骨料混凝土短柱的应力～应变曲线。给出的应力-应变全过程曲线，与试验结果比较吻合较好。在上述基础上提出了轴压承载力的简化计算方法，取得令人满意的计算结果。（4）以本文修正的组合构件本构关系为基础，对薄壁方钢管轻骨料混凝土短柱的轴压力学性能进行了非线形有限元分析。通过对模型高度中部截面钢和混凝土横向应变的描述与分析，得出薄壁方钢管混凝土中混凝土受钢管的侧向约束主要集中在角部。因此截面的四个角部承担了核心混凝土的大部分竖向应力和横向应力。