【摘 要】
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部分包覆钢-混凝土（以下简称PEC）组合结构是一种发展起步较晚的新型组合结构,此类组合结构截面的基本组成形式主要体现为在型钢构件的开口截面范围内填充混凝土,同时根据实际应用的需要可以选择布置钢筋系杆等附加部件以加强其结构的性能,其中PEC柱作为承力结构在所有PEC结构中应用最为广泛。PEC柱在兼具常规钢-混组合结构的诸多优点之外,其钢材防火防腐能力、预制化装配效率等方面也得到了提升。同时,随着建筑
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部分包覆钢-混凝土（以下简称PEC）组合结构是一种发展起步较晚的新型组合结构,此类组合结构截面的基本组成形式主要体现为在型钢构件的开口截面范围内填充混凝土,同时根据实际应用的需要可以选择布置钢筋系杆等附加部件以加强其结构的性能,其中PEC柱作为承力结构在所有PEC结构中应用最为广泛。PEC柱在兼具常规钢-混组合结构的诸多优点之外,其钢材防火防腐能力、预制化装配效率等方面也得到了提升。同时,随着建筑结构形式的多样化,传统的方柱体系不再能满足人们对建筑的美学和抗震性能的要求,在此背景下,作为可以构造无凸柱体系的异形截面PEC柱尤其是十字形PEC柱,开始逐渐应用到了建筑构造中。然而目前国内外缺乏对十字形PEC柱的系统研究,其工作机理和受力性能等问题亟需解决。因此本文通过试验研究、数值分析、理论研究等方式,针对十字形PEC短柱的受压性能进行了深入研究,研究内容和成果如下:（1）开展了6根十字形PEC短柱的轴压性能试验研究,主要考虑了含钢率、系杆间距和截面长宽比等参数,发现了十字形PEC短柱在轴压下的破坏模式和上述参数的对短柱力学性能的影响。（2）利用ABAQUS有限元分析软件对十字形PEC短柱开展了轴压力学性能的数值研究,提出了十字形PEC短柱约束混凝土的本构关系,建立并通过试验验证了有限元模型的可靠性,进一步探究了含钢率、钢材强度、系杆间距、混凝土强度和截面长宽比等参数对十字形PEC短柱轴压性能的影响,并进行了全过程受力机理分析。（3）进行了7根十字形PEC短柱的偏压性能试验研究。明确了各参数对偏压短柱的破坏模式、极限承载力、延性性能的影响,揭示了荷载-竖向位移（N-Δ）曲线、荷载-应变（N-ε）曲线的变化规律。（4）建立了十字形PEC偏压短柱的有限元分析模型,并通过试验验证了模型的可行性。开展了详细的参数分析和全过程受力机理分析,探究了十字形PEC短柱在偏压下的力学性能,揭示了各阶段短柱内部接触应力和轴向应力的发展变化规律。（5）开展了十字形PEC短柱的设计方法研究,基于本文试验和数值分析的基础上,结合国内外现有的研究成果,提出了十字形PEC短柱轴压和偏压承载力的计算方法,并验证了计算方法的准确性。
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