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摘要
钢管混凝土柱承载力高，抗震性能优越，造价适中，是超高层结构和大型重载结构常用的竖向承重柱形式。矩形钢管混凝柱与圆钢管混凝柱相比，其截面相对开展，具有抗弯刚度大、抗弯承载力高、节点构造简单、加工施工方便、便于建筑空间布置、便于装修等优点，因此其在实际工程中应用广泛。然而，研究表明矩形钢管混凝土的组合效应较弱，需在其钢管内采取加劲措施以提升钢管与混凝土之间的组合作用；同时通常还需在矩形钢管内焊接剪力连接件提高钢管与混凝土界面的纵向剪力传递能力。已有加劲形式可归纳总结为点约束、横向封闭式约束及开放式纵向线约束。在矩形钢管的两邻边设置斜拉加劲肋（简称斜拉肋），是近年来新发展起来的高效加劲形式，斜拉肋可实现纵横向连续封闭式约束，同时具有剪力连接件功能。本文系统总结了斜拉肋加劲钢管混凝土构件、节点及体系的力学性能及设计方法。在构件层面，对柱的轴压、偏压和抗震性能进行了研究，建议了斜拉肋合理构造形式、钢管宽厚比限值、斜拉肋与钢管的厚度匹配关系及轴压比限值，提出了计算斜拉肋加劲钢管混凝土柱截面压弯承载力的修正塑性应力分布方法，揭示了超短柱的受剪机理并建立了抗剪模型及剪力-剪切变形关系。在节点层面，对斜拉肋加劲钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点的轴压及抗震性能进行了研究，明确了节点轴压及受剪机理，建议了节点区合理构造以达到“强节点弱构件”的要求，提出了考虑轴压比及柱受压区高度影响的修正粘结滑移计算公式。在体系层面，对斜拉肋加劲钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁框架进行了静力弹塑性分析、IDA及地震易损性分析，明确了体系的屈服机制及抗倒塌机制。研究结果表明，斜拉加劲肋集合了已有的钢管混凝土加劲形式特点，能有效传递界面剪力、约束混凝土、避免或延缓钢管局部屈曲，显著提升了钢管混凝土的承载力、变形能力和抗震性能，具有较大的应用前景。本文最后列举了斜拉肋加劲钢管混凝土结构的主要工程应用场景，展望了该结构的发展方向和需进一步研究的问题。
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