电力、通信、供水、大型医疗系统等生命线工程,以及国防、军事、海工等安全工程在社会经济发展中占据着重要地位。这些重大工程不仅要求在震前和地震发生时具有足够的安全性和可靠性,震后在一定程度还需保持其正常使用功能,并且能够快速修复。目前,结构抗震设计致力于通过改善材料的塑性变形能力以获得具有良好耗能能力的延性结构,这种方法虽然能够提高结构的抗震能力,但是却忽略了地震后结构的使用功能和可恢复性,致使结构在震后产生过大的残余变形,无法继续正常使用。本文提出了一种新型的可恢复C形壳钢柱,这种钢柱轻质、高强、构造简单、结构稳定,不需借助预应力钢筋便可具有一定的可复位功能。针对这种新型结构柱,本文主要进行了以下研究:(1)利用有限元软件对C形钢卷尺弹簧的受弯屈曲及恢复性能进行模拟和分析,结果表明此种结构有着稳定的结构特性与优良的可恢复性能。基于上述特点,设计制作不同连接形式的C形壳模型钢柱进行试验,结果表明,此种结构形式的钢柱具有良好的可恢复性能、较高的承载能力,且构造简单、结构稳定,半刚接连接形式比固接连接形式整体稳定性更好。(2)将市场上现有的65锰弹簧钢板进行机械加工,探究C形壳构件热处理工艺,本文总结出一套适用于本壳体的热处理流程,即进行两次不同温度的热处理:第一次热处理可以消除机械加工内应力,保持板件的设计尺寸与形状;第二次热处理稳定了金属内部组织结构,提高了构件的硬度、弹性。(3)设计制作了4组厚度不同的新型钢柱进行轴压试验。经过两次热处理的钢柱,具有良好的可恢复性能以及较高的极限承载能力,表明此种新型钢柱运用于建筑结构震后快速恢复的可行性很好。文中给出了新型C形壳钢柱的极限承载力、荷重比及其承载力衰减率,通过分析侧向位移曲线,表明了新型C形壳钢柱在侧向大变形情况下仍然具有承载能力与可恢复特性;根据缩尺比例计算出可恢复钢柱极限承载力,并与试验值进行对比。(4)基于ABAQUS建立了考虑初始几何缺陷的有限元钢柱模型,试验结果与模拟分析结果相似;结合本文推导的C形壳理论公式、试验数据与有限元模拟数据,拟合出新型可恢复C形壳钢柱极限承载力计算公式、承载力衰减计算公式。