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目前,我国研究应用较多的两种混合结构体系为钢框架—混凝土核心筒结构和型钢混凝土框架—钢筋混凝土核心筒结构。其中,以圆钢管为钢骨的劲性混凝土柱(钢管混凝土叠合柱),凭借其抗震性能好、承载能力高的优点,近年来在高层和超高层建筑中的应用日益增多,但其长期效应的研究却很少。 本文的主要工作是: (1)根据弹性力学知识,利用拉梅公式推导了叠合柱截面初始应力计算公式及钢管紧箍力计算公式,比较了紧箍力考虑与否对叠合柱截面应力分配的影响。研究结果表明:在弹性阶段,钢管对核心混凝土产生的紧箍力不大,其对截面应力分配的影响可忽略不计。 (2)推导了钢管混凝土叠合柱徐变计算增量式,并通过MATLAB编程分析了叠合柱收缩徐变影响因素,分析结果表明:管外混凝土强度等级和管内外混凝土面积比对叠合柱收缩徐变的影响很小;当核心混凝土标号一定时,混凝土应力级别和含管率是影响叠合柱收缩徐变的主要因素。 (3)利用MATLAB程序通过控制变量法得到了叠合柱收缩徐变的大量数据,再通过SPSS软件进行回归分析,拟合了叠合柱收缩徐变计算公式。 (4)利用FORTRAN语言编制了考虑混凝土收缩徐变的UMAT材料用户子程序,在验证了其有效性的基础上进行了钢管混凝土叠合柱的数值模拟,分析了徐变过程中叠合柱各部分材料应力变化,分析结果表明:当轴向荷载恒定时,钢管与管内混凝土处于加载状态,而管外混凝土处于卸载状态,实际工程中对钢管和核心混凝土应有足够的应力储备。 (5)对采用叠合柱的框架—核心筒结构进行了考虑施工过程的收缩徐变分析,比较了不同竖向变形差分析方法对结构结果的影响,分析了结构竖向变形及竖向变形差的变化规律,并在此基础上提出了减小结构竖向变形差的措施。