十字形截面部分包覆钢-混凝土组合柱的抗震性能试验研究

赵必大; 朱雄; 许铭柯; 李瑞峰; 沈宇龙

doi:10.3724/j.gyjzG24070301

十字形截面部分包覆钢-混凝土组合柱的抗震性能试验研究

doi: 10.3724/j.gyjzG24070301

1. 浙江工业大学土木工程学院, 杭州 310023;
2. 浙江精工绿筑住宅科技有限公司, 浙江绍兴 312030

基金项目:

浙江省自然科学基金项目（LY20E080020）。

详细信息

作者简介:
赵必大，博士，副教授，主要从事钢结构、组合结构方向的研究，zhaobida@zjut.edu.cn。

通讯作者:
朱雄，硕士研究生，主要从事组合结构方向研究，1337019153@qq.com。

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出版历程
- 收稿日期: 2024-07-03
- 网络出版日期: 2025-11-05

Experimental Research on Seismic Performance of Partially-Encased Steel-Concrete Composite Columns with Cross-Shaped Sections

1. College of Civil Engineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310023, China;
2. Zhejiang Jingong Green Building System, Co., Ltd., Shaoxing 312030, China

摘要

摘要: 进行了3个十字形截面部分包覆钢-混凝土组合柱（简称“十字形PEC柱”）在恒定竖向荷载和往复水平加载下的试验研究，试件包括1个主钢件为实腹钢的柱（简称“实腹钢十字形PEC柱”）、2个轴压比不同且主钢件为腹板开孔的蜂窝钢的柱（简称“蜂窝钢十字形PEC柱”），考察主钢件腹板开孔、轴压比对十字形PEC柱抗震性能的影响。研究结果表明：十字形PEC柱的破坏特征均为混凝土压碎并伴随钢翼缘弹塑性屈曲，最终呈现为压弯破坏模式；3个试件的荷载-位移滞回曲线均较为饱满，同一加载级下的各个滞回环几乎重合，表现出良好的耗能能力和承载力稳定性；相同轴压力情况下，实腹钢十字形PEC柱的承载力、弹性抗侧刚度、延性和耗能能力均强于蜂窝钢十字形PEC柱；随着轴压比的增加，蜂窝钢十字形PEC柱的承载力和抗侧刚度增加，但延性和变形能力明显降低，耗能能力也降低；全截面塑性理论可较好地估计十字形PEC柱的单向压弯承载力。
- 部分包覆钢-混凝土组合柱 /
- 十字形截面柱 /
- 抗震性能 /
- 承载力 /
- 延性和耗能
Abstract: Experimental investigations were conducted on three partially-encased composite steel-concrete column specimens with cross-shaped sections （short for cross-shaped PEC columns） under constant vertical load and cyclic horizontal loading. The specimens consisted of one PEC column with a main steel component （MSC） of solid web steel （short for SWS cross-shaped PEC column） and two PEC columns with MSCs of honeycomb steel （short for HS cross-shaped PEC columns） having different axial compression ratios. The effects of the MSC web opening and the axial compression ratios on the seismic performance of cross-shaped PEC columns were investigated. The results showed that the failure characteristics of the PEC columns were concrete crushing accompanied by elastic-plastic buckling of the compression flange， ultimately leading to a compression-bending failure mode. The load-displacement hysteresis curves of the column specimens were full， and the hysteresis loops under different cycle numbers at the same loading stage （same amplitude） were nearly identical， indicating that the PEC columns exhibited good energy dissipation capacity and bearing capacity stability.The bearing capacity， elastic lateral stiffness， ductility， and energy dissipation capacity of the SWS cross-shaped PEC column were higher than those of the HS cross-shaped PEC columns under the same axial compression force. With the increase in axial compression ratio， the bearing capacity and lateral stiffness of HS cross-shaped PEC columns increased， but the ductility and deformation capacity decreased significantly， and the energy dissipation capacity also decreased. The full-section plasticity theory could effectively predict the bearing capacity of the cross-shaped PEC columns under uniaxial bending.
- partially-encased steel-concrete composite column /
- columns with cross-shaped section /
- seismic performance /
- bearing capacity /
- ductility and energy dissipation

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