加筋鋼管混凝土柱的耐火性能研究.pdf

1、加筋鋼管混凝土柱是在普通鋼管混凝土柱的核心混凝土中配置考慮耐火因素的鋼筋，從而不需施以防火保護(hù)就可以達(dá)到所要求的耐火極限的一種結(jié)構(gòu)形式。它不僅具備普通鋼管混凝土柱承載力高、塑性和韌性好、抗震性能好、施工方便以及經(jīng)濟(jì)效果好等優(yōu)越的力學(xué)特性，還具有較好的耐火性能，是一種發(fā)展前景廣闊的結(jié)構(gòu)形式。國外對(duì)這種結(jié)構(gòu)形式的鋼管混凝土柱的研究較多，國內(nèi)則鮮有研究。本文采用理論推導(dǎo)和非線性有限元模擬相結(jié)合的方法，分析火災(zāi)作用下加筋鋼管混凝土柱的耐火性能，

2、從而為確定復(fù)式鋼管混凝土柱的抗火設(shè)計(jì)方法提供一些理論基礎(chǔ)。基于本文所做的理論分析和數(shù)值模擬，可以得到以下結(jié)論： 首先，依據(jù)雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論研究普通鋼管混凝土柱的軸心受力問題，充分考慮緊箍力對(duì)鋼管和核心混凝土的雙向影響，從而得到鋼管混凝土軸壓短柱的承載力計(jì)算式，并與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果吻合良好。并對(duì)雙剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論中的參數(shù)進(jìn)行討論，確定各參數(shù)的取值。然后將其推廣到加筋鋼管混凝土柱，使得方形和圓形加筋鋼管混凝土柱的承載力有了

3、統(tǒng)一的表達(dá)式。 其次，詳細(xì)介紹了Railkine公式的由來和表達(dá)式的推導(dǎo)過程，并將本文得到的常溫下的加筋鋼管混凝土柱的承載力公式應(yīng)用到Railkine公式中，用常溫下柱子的塑性破壞能力和彈性屈曲能力來表示柱子的耐火能力，從而推導(dǎo)出鋼柱和鋼管混凝土柱耐火性能的理論公式。通過一個(gè)方形加筋鋼管混凝土柱實(shí)例進(jìn)行了驗(yàn)證和各影響因素分析，以及采用文獻(xiàn)中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果顯示，Rankine法可以提供正確而且安全的解。 最后

4、，采用ANSYS瞬態(tài)熱應(yīng)力分析的間接法分析加筋鋼管混凝土柱的耐火性能，在確定鋼材和混凝土的熱工性能參數(shù)和本構(gòu)關(guān)系的基礎(chǔ)上，建立有限元模型，進(jìn)行溫度場(chǎng)分析和熱一結(jié)構(gòu)耦合分析。在熱分析時(shí)，它的溫度場(chǎng)可表示為柱內(nèi)無熱源的第一類邊界條件的二維不穩(wěn)定溫度場(chǎng)，從而得到構(gòu)件截面在不同時(shí)刻的溫度場(chǎng)分布云圖，從圖中可以看到：構(gòu)件截面外邊緣等溫線與截面形狀近似，隨著溫度的升高，先從四個(gè)角開始退化，并逐漸向截面內(nèi)部延伸，截面內(nèi)部等溫線逐漸趨于圓形。在熱分析后