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摘要
提出了一种新型的冷弯薄壁型钢墙架柱——磷石膏填充薄壁方钢管短柱，它是由磷石膏填充到薄壁方钢管中形成的组合构件，满足冷弯薄壁型钢结构“轻质”的特点。在构件中，核心磷石膏的支撑作用可延缓薄壁方钢管的局部屈曲，钢管的约束作用可提升核心磷石膏的强度，从而充分发挥两种材料的力学性能，提升构件的轴压承载力。为了探究磷石膏填充薄壁方钢管短柱的轴压性能，以薄壁方钢管内是否填充磷石膏、磷石膏水灰比、空心率、薄壁方钢管壁厚为试验参数，设计并制作了3个空钢管试件与24个磷石膏填充薄壁方钢管短柱试件，对其开展轴压试验，研究了磷石膏填充薄壁方钢管短柱的力学性能，分析了各试件的破坏模式，荷载-变形曲线、荷载-应变曲线及轴压承载力。研究结果表明：空钢管试件呈局部屈曲破坏模式，填充试件呈腰鼓型破坏模式，核心磷石膏的支撑作用不仅可延缓薄壁钢管的局部屈曲，而且可改变试件的破坏模式，与空钢管试件相比，填充试件的轴压承载力提升了65.52%;试件空心率的变化对试件承载力的影响较为显著，这是由于含水率对磷石膏自身强度影响较大，改变试件空心率的大小会导致磷石膏含水率出现差异进而影响试件的承载力；填充磷石膏水灰比降低时，试件的轴压承载力得到一定程度提升，当磷石膏的水灰比由0.9下降到0.8、0.7时，试件的承载力分别提升了6.36%、12.42%;增加薄壁钢管壁厚，可显著提升试件的轴压性能，当钢管壁厚由0.85 mm增加到1.48,1.93 mm时，试件的轴压承载力分别提升了115.36%,176.55%,提升效果明显。基于叠加理论推导了空钢管试件与填充试件的轴压承载力计算公式，结果表明：所推导的计算公式有较好的计算精度，可较为准确地预测试件的轴压承载力。基于上述研究结果，磷石膏填充薄壁方钢管短柱具有良好的轴压力学性能，其应用前景广阔，该类构件的研发也可为磷石膏的综合应用提供一条切实可行的路径。
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