1.山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东青岛266590；2.山东省冶金设计院股份有限公司山东济南250101；3.青岛理工大学工程质量检测鉴定中心山东青岛266033
摘要：近年来，钢管混凝土异形柱的研究主要集中在普通钢管混凝土异形柱、带肋的钢管混凝土异形柱、带约束拉杆的钢管混凝土异形柱、带焊接拉杆的钢管混凝土异形柱、带缀板的钢管混凝土异形柱、由矩形钢管型材组合焊接形成的钢管混凝土异形柱等几种结构形式上。本文对钢管混凝土异形柱的力学性能研究主要包括轴压性能、偏压性能和抗震性能研究进行分析研究，对今后的研究有一定参考意义。
关键词：钢管混凝土异形柱；结构形式；力学性能
1引言
钢管混凝土异形柱结构具有侧向刚度高、延性变形能力好、抗震性能优良等优点，而传统形式的钢筋混凝土异形柱结构由于其自身建筑使用功能的缺陷，已不再完全符合人们对高品质居住建筑的要求。钢管混凝土异形柱结构解决了建筑内部空间利用率高、布局灵活等建筑使用功能要求[1-2]。
2力学性能研究
2.1轴压性能研究
华南理工大学蔡健等[3]进行了L形、T形钢管混凝土异形柱的理论计算、轴压短柱试验和数值模拟分析，主要研究了钢管壁宽厚比、钢板厚度以及屈服强度、截面尺寸、有无约束拉杆、约束拉杆直径和约束拉杆间距等不同参数对T形、L形钢管混凝土柱轴压受力性能的影响。结果表明，约束拉杆的设置使得外部钢管的屈服模态得到了有效改善，延缓了外部钢管的局部屈曲现象，提高了钢管混凝土异形柱的承载力以及延性。作者还建立了带约束拉杆的T形、L形截面钢管混凝土异形柱的等效单轴应力-应变关系，有限元模拟分析与试验结果吻合较好。
长江大学杜国锋等[4]进行了T形钢管混凝土柱的轴压试验和有限元模拟分析，研究了肢厚、肢宽、管壁厚度、腹板宽度、长细比和约束效应系数等不同参数对T形钢管混凝土柱轴压受力性能的影响。作者还提出了考虑约束效应影响的钢管混凝土T形短柱的轴压承载力计算公式，采用了承载力提高系数，但是该计算公式并不能细致地体现截面长宽比、钢管宽厚比、混凝土强度、钢材强度等因素对混凝土由于约束导致的强度提高的影响。
2.2偏压性能研究
同济大学沈祖炎等[5]对6根L形钢管混凝土长柱进行了单向偏压试验，研究了管壁宽厚比（50~60）、长宽比（2~3）、偏心率、长细比等不同参数对该类型柱的偏压力学性能的影响。试验现象表明，偏心受压下的L形钢管混凝土长柱的破坏形式均因为侧向挠度的增大而发生整体的失稳破坏，L形钢管混凝土长柱的侧向变形曲线大致接近于正弦半波曲线。根据该长柱跨中钢管截面的纵向应变变化可以看出，L形钢管混凝土柱的截面应变变形符合平截面变形。作者还确立了纤维模型所采用的核心混凝土单轴本构模型，采用纤维模型分析得出了绕工程轴弯曲的压弯构件的强度承载力相关公式和稳定承载力相关公式。
天津大学陈志华等[6]进行了L形钢板连接式方钢管混凝土组合异形柱的双向压弯试验，分析了在双向压弯荷载作用下偏心距的变化对L形异形柱的竖向应变、侧向挠度、各单肢柱柱中截面的横向应变以及连接钢板的竖向应变等不同参数的影响。试验结果表明，在双向压弯作用下，偏心距越大，该类型柱的极限承载力越低；连接钢板对各单肢柱的约束作用较为显著，使得该类型异形柱的各单肢柱能够更好地协同变形，从而该类型柱的整体性得到加强。作者的研究结果为后续L形钢板连接式方钢管混凝土组合异形柱其他受力性能的研究提供了一定的参考和依据。
2.3抗震性能研究
同济大学沈祖炎，林震宇等[7]进行了L形钢管混凝土柱以及缩尺的L形钢管混凝土柱-钢梁空间框架的抗震性能试验，并应用有限元模拟软件Opensees进行了L形钢管混凝土柱的抗震性能非线性分析。作者以加劲肋的设置、轴压比为硕研参数，对7根L形钢管混凝土柱进行了低周反复试验研究，试验结果表明，在低周反复荷载作用下L形钢管混凝土柱的耗能能力以及延性性能较好。为了研究L形钢管混凝土柱-钢梁框架的抗震性能，作者进行了4个缩尺比例为1/2.5的两层单跨L形钢管混凝土柱-钢梁空间框架的拟静力试验，研究了轴压比（n=0.4，0.6）、加载方向（β=0°，45°）对试件抗震性能的影响，以及对结构的破坏形态、破坏机制、滞回曲线、结构塑性铰出现的位置及次序、位移延性和耗能能力等性能进行了研究。研究结果表明，结构的荷载-位移曲线均呈饱满的梭形，塑性变形能力、延性和耗能能力较好；结构的抗震性能受轴压比的影响较大，框架的延性和耗能能力均随着轴压比的增大而降低。为了探究低周反复荷载作用下L形钢管混凝土柱的抗震性能，作者以试验数据为基础，采用有限元分析软件Opensees，进行了L形钢管混凝土柱抗震性能的非线性分析，确立了滞回曲线；并分析了L形钢管混凝土柱抗震性能的影响因素。
同济大学王丹等[8]以轴压比、钢管壁厚度和内填混凝土强度为试验参数，进行了L形、T形钢管混凝土柱的低周反复加载试验研究。试验结果表明，轴压比越大，构件的极限承载力增加越小甚至降低，延性越小；钢管壁厚度越大，构件的极限荷载和延性越高；随着混凝土强度的提高，试件的极限荷载提高较为明显，但是试件的延性变化不大。
3结语
本文对钢管混凝土异形柱的轴压性能、偏压性能以及抗震性能进行了分析研究，结果表明钢管混凝土异形柱具有良好的轴压性能、偏压性能以及抗震性能，可应用于高层装配式建筑和地震区建筑，并为后续的钢管混凝土异形柱研究提供了一定的参考。
参考文献：
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[2]ZhouT，ChenZ，LiuH.Seismicbehaviorofspecialshapedcolumncomposedofconcretefilledsteeltubes[J].JournalofConstructionalSteelResearch，2012，75（75）：131-141.
[3]蔡健，孙刚.带约束拉杆L形截面钢管混凝土的本构关系[J].工程力学，2008（10）：173-179.
[4]杜国锋，徐礼华，徐浩然，等.钢管混凝土T形短柱轴压力学性能试验研究[J].华中科技大学学报（城市科学版），2008（03）：188-190+194.
[5]林震宇，沈祖炎，罗金辉，等.L形钢管混凝土轴压短柱力学性能研究[J].建筑钢结构进展，2009，11（06）：14-19.
[6]陈志华，荣彬.L形方钢管混凝土组合异形柱的轴压稳定性研究[J].建筑结构，2009，39（06）：39-42+33.
[7]沈祖炎，林震宇，罗金辉，等．L形钢管混凝土柱钢框架滞回性能研究［C］．第三届结构工程新进展论文集，2009：65-99．
[8]王丹，吕西林.T形、L形钢管混凝土柱抗震性能试验研究[J].建筑结构学报，2005，26（4）：39-44.