【摘 要】
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FRP-混凝土-钢双壁空心柱（Double-Skin Tubular Columns,简称DSTCs）是一种新型组合结构,由外FRP管、内部钢管和夹层混凝土三部分组成。其拥有自重轻、施工方便、抗震性能好、造价经济等优点,但随着专家学者对该结构轴压力学性能及抗震性能的进一步研究发现,该结构能够有效防止钢管的向外屈曲（由于混凝土的约束作用）,但钢管的向内屈曲却得不到充分抑制,这会对结构的性能造成削弱。
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FRP-混凝土-钢双壁空心柱（Double-Skin Tubular Columns,简称DSTCs）是一种新型组合结构,由外FRP管、内部钢管和夹层混凝土三部分组成。其拥有自重轻、施工方便、抗震性能好、造价经济等优点,但随着专家学者对该结构轴压力学性能及抗震性能的进一步研究发现,该结构能够有效防止钢管的向外屈曲（由于混凝土的约束作用）,但钢管的向内屈曲却得不到充分抑制,这会对结构的性能造成削弱。近年来,有专家学者提出了FRP-混凝土-带肋钢管双壁空心柱（R-DSTCs）,并对其轴压力学性能进行了研究,发现钢管上的加劲肋能够有效延缓或抑制钢管的局部屈曲,使其具有很高的承载力和延性,但是未有研究报道该类结构的抗震性能。基于以上背景,本试验拟通过实验和理论分析相结合的手段,对使用高强钢管和高强混凝土的R-DSTC的承载能力和变形性能进行深入研究,并通过研究钢管上带肋的数量（0,4、8）、FRP管厚度（3.2mm、4.5mm）和轴压比（0.15、0.3）这些重要参数对R-DSTC柱抗震性能（包括滞回曲线、骨架曲线、弯矩-曲率曲线、延性系数、耗能能力等）的影响,得出一般性的规律。试验结果如下:（1）FRP-混凝土-带肋钢管双壁空心柱在地震作用下拥有优秀的承载能力及延性,其能达到1%的弹性层间位移角和2%以上的弹塑性层间位移角,在极限荷载下甚至能达到7%-8%的层间位移角,这高于建筑抗震设计规范中对普通钢筋混凝土框架结构在多遇地震下的弹性层间位移角限值（1/550）和罕遇地震下的弹塑性层间位移角限值（1/50）。柱子的延性系数集中在5.4-6.3之间,远高于一般钢筋混凝土框架结构的延性系数3。柱子的等效塑性铰区域长度集中在400-490 mm之间,约为截面直径的1.3-1.6倍,大于普通钢筋混凝土柱（<1倍）。所有试件的最终破坏模态都由内钢管的性能（发生屈曲或断裂的时间）决定,FRP管在该构件中虽发挥了约束作用,但由于混凝土截面存在轴向应变梯度,FRP管未发生环向断裂。（2）钢管上带肋数量增加,能够有效提高其与夹层混凝土的整体相互作用,并且延缓了钢管的向内屈曲,使试件拥有更高的承载力和延性。钢管带8个肋的试件相比较于带4个肋的试件和不带肋的试件承载力分别提高了12%和28%;在7%位移角的加载等级下,钢管上带8个肋的试件相比较于带4个肋的试件和不带肋的试件累积耗能分别提高了21%和77%;钢管上带肋的试件延性系数比不带肋的试件高出10%左右。（3）增大FRP管厚度,对柱子的承载力及延性影响较小,造成这种情况的原因有两种:一是由于在侧向荷载作用下R-DSTC柱截面中存在应变梯度,由于约束混凝土会往应变小的区域（靠近截面中心）变形,在这种情况下,FRP管的轴向极限应变远大于轴向受压时R-DSTC柱FRP管的极限受压应变;二是由于钢管的内屈曲或变形,导致混凝土膨胀对FRP管的作用减小,FRP约束效率相比轴压情况降低,进而表现为增加FRP管的厚度对试件的承载能力和变形性能影响不大。（4）增大轴压比,降低了柱子的变形能力,使柱子破坏发生在更小的曲率范围内,但其对柱子承载力的影响并不明显。
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