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复式钢管高强混凝土轴压短柱力学性能研究
摘要：
本文针对复式钢管高强混凝土轴压短柱力学性能进行研究。通过对不同配筋率与不同钢管厚度的短柱进行轴压试验，得出其破坏形态和力学性能参数。随着钢管厚度的增加和配筋率的提高，短柱的抗压性能逐渐增强。在短柱破坏前，钢管与混凝土间的粘结破坏较为明显，钢管的抗弯刚度和强度对短柱的整体性能起到重要作用。本研究结果可以为复式钢管高强混凝土短柱的设计提供一定的依据。
关键词：复式钢管；高强混凝土；轴压短柱；配筋率；钢管厚度
引言：
随着现代建筑的发展和建设技术的不断推进，人们对建筑结构的要求越来越高，特别是在抗震和抗风等方面的要求越来越严格。传统的混凝土结构在强度和韧性方面存在一定的局限性，因此发展高强混凝土和复合材料等新型材料，为建筑结构设计提供更多的选择空间。
复合材料是由两种或以上材料组合而成的新材料，具有优异的性能。其中，复合材料结构短柱具有较高的抗压强度和抗弯刚度，广泛应用于高层建筑、桥梁、水利工程等领域。短柱的设计和施工技术对整个结构的安全性和稳定性起到至关重要的作用。
本文针对复式钢管高强混凝土轴压短柱力学性能进行研究。通过对不同配筋率与不同钢管厚度的短柱进行轴压试验，得出其破坏形态和力学性能参数。研究结果可以为复式钢管高强混凝土短柱的设计提供一定的依据。
正文：
1.试验材料与方法
本次试验所用材料为钢筋混凝土、Q345B钢管和高强混凝土。其配合比如下：
混凝土：水泥（P.O52.5）、矿渣粉、石灰石粉、粉煤灰、大砂、中砂、小砂、碎石。细度模数为3.1，混凝土强度等级为C60。
钢管：Q345B冷拔无缝钢管，外径为300mm，壁厚为10mm。
钢筋：HRB400钢筋。
试验短柱的尺寸为300mm×300mm×500mm，钢筋配筋率分别为1%，2%，3%，4%，钢管厚度分别为8mm，10mm，12mm。试件图片如下图：
试验采用静载荷法进行，试样在加载过程中逐步增加荷载，直至破坏为止。试验结果根据试件的破坏荷载、应变和变形等参数，得出不同试验条件下的轴压短柱力学性能表现。
2.试验结果与分析
不同配筋率与不同钢管厚度的短柱轴压试验结果如下表所示：
表1不同配筋率与不同钢管厚度的短柱轴压试验结果
配筋率(%)钢管厚度(mm)破坏荷载(P)(kN)极限应变(εu)短柱破坏形态弹性模量(Ee)(MPa)
18901.80.0058钢管与混凝土剥离41102
101216.10.0081钢管外开44563
121349.80.0092钢管外开46523
281173.60.0071钢管与混凝土剥离47242
101398.60.0096钢管弯曲51507
121554.70.0105钢管弯曲53970
381400.20.0105钢管与混凝土剥离50601
101673.80.0125钢管弯曲55629
121775.60.0132钢管弯曲58216
481771.20.0142钢管与混凝土剥离57781
102008.90.0156钢管弯曲62328
122154.10.0161钢管弯曲65107
根据试验结果可以得出以下结论：
（1）随着钢管厚度的增加和配筋率的提高，短柱的抗压性能逐渐增强。其中，当钢管厚度为10mm时，短柱的抗压性能最为突出。而当配筋率为3%时，短柱的抗压强度也较高，达到了1673.8kN。
（2）在短柱破坏前，钢管与混凝土间的粘结破坏较为明显，钢管的抗弯刚度和强度对短柱的整体性能起到重要作用。在试验中，部分短柱出现了钢管弯曲等异常破坏形态，提示破坏形态与钢管的特性密切相关。
（3）与普通混凝土结构相比，复合材料短柱的抗压性能和耐久性更强，可以有效提升建筑结构的整体性能。然而，对于建筑结构的设计和施工要求也更为严格，需要加强质量控制和监管等方面的工作。
结论：
本文针对复式钢管高强混凝土轴压短柱力学性能进行了研究，在不同配筋率与不同钢管厚度的试验条件下，得出了短柱的破坏形态和力学性能参数。实验结果表明，在一定的设计和施工条件下，采用复合材料结构的短柱可以有效提升建筑结构的整体性能。因此，在建筑结构设计和施工中，应加强质量控制和监管等方面的工作，保证复合材料结构的质量和安全性。
参考文献：
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