摘要
摘要
在钢管混凝土（CFST）与外层钢管之间浇筑夹层材料形成一种新型组合构
件——钢管约束钢管混凝土（TCFST），其具有延性好、承载力高、抗火性能优
越等优点，构件在弹性工作阶段内层钢管与核心混凝土能受到有效约束，较传
统CFST具有更优异的力学性能，通过合理设计还能避免发生非延性破坏。当
TCFST作为主要竖向承重构件应用于高层建筑、大跨度桥梁等重载结构中，会
受到收缩、徐变、温度等作用的影响，本文针对TCFST柱在环境温度影响和长
期荷载作用下的长期性能进行了深入研究，具体内容包括：
设计并制作了16根TCFST短柱试件和2根CFST短柱试件，进行了长达
850d的轴压持荷试验以探究试件的长期变形特性，研究参数为试件总含钢率
（5.8%、10.5%和15.0%）、内外钢管含钢率比（0.30、1.25和2.23）、应力比（0.35、
0.50和0.65）和温度（20℃、45℃和55℃）。通过试验对比分析了各参数对试件
长期变形的影响，明确了TCFST短柱的长期变形发展规律。对经历了长期荷载
与温度作用的试件以及同规格未持荷的试件进行了轴心受压试验，探究了长期
荷载与温度作用对试件轴压承载力的影响规律。运用ABAQUS有限元软件建立
了TCFST柱温度场分析模型和力学分析模型，确定了适用的太阳辐射模型、材
料热工参数、材料力学参数和构件的换热边界条件，分析了深圳地区室外TCFST
柱的温度分布与温度变形的变化规律。基于3种常用的素混凝土长期变形预测
模型计算了常温下TCFST柱的长期变形，对其中的EC2素混凝土长期变形预
测模型进行了修正，确立了可以考虑温度影响的TCFST柱长期变形预测模型。
研究结果表明深圳地区的TCFST柱在日照作用下出现温度极值的时刻不受
季节影响，构件的最低温度和最高温度分别出现在清晨5时和下午16时；当构
件直径大于400mm时，自构件表面向内200mm范围的各点温度变化剧烈，其
余各点单日温度变化幅值小于5℃，构件截面年平均温度大于20℃，计算构件
长期变形时建议考虑温度的影响；TCFST柱的总含钢率越大、内层钢管含钢率
越大、温度越低、加载龄期越晚，构件的长期变形越小，外层钢管含钢率和构
件的初始加载季节对构件的长期变形影响不显著；长期荷载与温度共同作用对
TCFST柱的轴压承载力和初始刚度无显著影响。
关键词：温度；钢管约束；钢管混凝土；长期荷载；长期性能
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Abstract
Abstract
Steel-tube-confinedconcrete-filledsteeltube(TCFST)isanewtypeof
compositememberformedbypouringsandwichmaterialbetweenconcrete-filled
steeltube(CFST)andoutersteeltube.TCFSThastheadvantagesofhighbearing
capacity,goodductilityandsuperiorfireresistance.Theinnersteeltubeandcore
concreteofTCFSTcanbeeffectivelyrestrainedduringtheelasticworkingstage,
whichmakesTCFSThavebettermechanicalpropertiesthantraditionalCFST.
Furthermore,non-ductilefailurecanbepreventedbyreasonabledesign.