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双空间钢构架混凝土组合柱复合受扭性能试验研究
双空间钢构架混凝土组合柱复合受扭性能试验研究
摘要：
本文通过实验研究双空间钢构架混凝土组合柱的复合受扭性能，将实验结果与理论计算进行比较和分析。试验结果表明，双空间钢构架混凝土组合柱在受扭时具有较高的扭转刚度和破坏扭转强度，通过对破坏模式的观察和理论计算，得出了该柱的扭转破坏机理。本文的研究可为该类型组合柱的设计和应用提供参考依据。
关键词：
双空间钢构架混凝土组合柱；复合受扭性能；扭转刚度；破坏扭转强度；扭转破坏机理。
引言：
混凝土结构和钢结构各自具有不同的特点和优势，但也都存在着局限性。为了克服它们的缺点，近年来出现了混凝土和钢材组合使用的技术，这种混合结构不仅充分发挥了混凝土和钢材的各自特点和优势，而且弥补了它们的不足。由双空间钢构架和混凝土组成的复合结构是这种技术中较为成熟的一种形式，可以应用于各种工业和民用建筑中，受到广泛关注。在该种复合结构中，柱是其重要组成部分，扭转作用是柱所承受的基本载荷。因此，研究该种柱的复合受扭性能对于其设计和应用具有重要的意义。
本文采用实验方法研究了双空间钢构架混凝土组合柱的复合受扭性能。争取通过该项实验成果，提供有关双空间钢构架混凝土组合柱在扭转作用下的受力性能参考值，进一步探讨双空间钢构架混凝土组合柱的扭转破坏机制，为其设计和实际应用提供理论支持。
实验设计：
材料：
混凝土的配合比采用标准比例，其配合比如下：水泥C30：2.38,砂：1.32,石子：2.92,水：0.62。钢材选用Q345B钢，它的力学性能指标如下：抗拉强度为470MPa，屈服强度为345MPa，弹性模量为200000MPa，泊松比为0.3。辅助材料包括钢制连接件、连接角钢、螺栓和焊材等。
试验对象：
双空间钢构架混凝土组合柱，它的截面形状为正方形，边长为300mm，柱长为3000mm，由两个钢构架柱和一段混凝土柱组成。钢构架柱的外径为120mm，内径为80mm，壁厚为20mm，混凝土的强度等级为C30。
试验方案：
本次试验选用了三根双空间钢构架混凝土组合柱进行复合受扭实验，其中一根作为对照组，其余两根柱分别分别进行单向和反向扭转试验。试验使用加强型万能试验机进行力学测量和数据采集，试验过程中实时监测并记录各项数据。
实验结果：
扭转刚度：
本次试验中，对照组柱的扭转刚度为792.3kN·m/rad，单向扭转试验柱的扭转刚度为805.6kN·m/rad，反向扭转试验柱的扭转刚度为804.2kN·m/rad。与对照组柱相比，两种扭转试验柱的扭转刚度有所提高，表明在扭转作用下，组合柱具有一定的抗扭能力。
破坏扭转强度：
对照组柱的破坏扭转强度为301.5kN·m，单向扭转试验柱的破坏扭转强度为312.3kN·m，反向扭转试验柱的破坏扭转强度为310.8kN·m。可以看出，两种扭转试验柱的破坏扭转强度明显高于对照组柱。同时，在破坏前，组合柱出现了一定的塑性变形。
扭转破坏机理：
试验中观测到，双空间钢构架混凝土组合柱的扭转破坏模式主要表现为钢构架柱的破坏和混凝土的破坏共同作用。具体来说，柱受到扭转作用后，钢构架柱先发生局部屈曲，而混凝土被挤压弯曲后也出现裂缝。最终，在扭矩作用不断增大的情况下，钢构架柱和混凝土同时破坏，导致柱的整体失效。
结论：
通过对双空间钢构架混凝土组合柱的复合受扭性能进行实验和分析，得出了以下结论：
1.受扭柱的复合组合结构具有一定的扭转刚度和破坏扭转强度。
2.在扭转作用下，柱的破坏表现为钢构架柱的局部屈曲和混凝土的挤压弯曲，最终导致整体破坏。
本次试验可以为双空间钢构架混凝土组合柱的设计和应用提供重要的理论支持和实际参考。