基于对偏心压力下带肋矩形钢管混凝土短柱管壁的屈曲性能分析,采用能量法推导了矩形长边及短边钢管管壁局部屈曲临界应力,并讨论了应力梯度系数及矩形截面长宽比等参数对屈曲应力的影响。结果表明:当柱截面及材料给定的情况下,应力梯度系数φ越小(即偏心距越大),长边管壁屈曲系数越大,局部稳定性能越好;当钢管厚度及加劲肋一定的情况下,长边管壁与短边管壁临界应力之比与截面长宽比及应力梯度系数有关,设计时应尽可能使长短边管壁临界应力接近,且应不小于钢材屈服强度fy。

应用通用有限元程序,对方形空钢管、方形钢管混凝土两种不同构件进行了特征值屈曲分析,研究了该两种不同构件的屈曲模式及临界屈曲应力,并与试验研究成果及理论分析结果进行了比较,结果吻合良好。

针对薄壁方钢管混凝土在轴压下易产生局部屈曲问题,考虑材料本构关系的非线性,利用ANSYS程序建立了不带肋和带肋的薄壁方钢管混凝土组合柱的三维有限元模型;在普通钢管混凝土工作原理基础上,对带肋薄壁方钢管混凝土受力机理进行了探讨。揭示出受力过程中带肋薄壁钢管与核心混凝土截面应力分布发展规律及二者间的相互作用。结果表明,设肋后显著削弱钢管角部应力,增大核心混凝土区面积,即增强了对核心混凝土的约束效应,改善了薄壁方钢管混凝土柱的局部屈曲性能,增强了承载力和延性。