火災(zāi)下與火災(zāi)后圓鋼管約束鋼筋混凝土柱力學(xué)性能研究.pdf

1、鋼管約束鋼筋混凝土柱具有承載能力高、抗震性能好、與鋼筋混凝土梁連接節(jié)點構(gòu)造簡單等優(yōu)勢，近年來在高層建筑與大跨結(jié)構(gòu)中得到應(yīng)用。但目前尚無關(guān)于火災(zāi)下或火災(zāi)后鋼管約束鋼筋混凝土柱力學(xué)性能的研究，也無相關(guān)的設(shè)計規(guī)范或規(guī)程可參考。為準(zhǔn)確預(yù)測鋼管約束鋼筋混凝土柱的耐火極限，并合理評估火災(zāi)后鋼管約束鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的損傷程度，開展了火災(zāi)下鋼管約束鋼筋混凝土柱抗火性能以及火災(zāi)后鋼管約束鋼筋混凝土柱剩余力學(xué)性能研究，主要研究工作與成果包括：
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2、）進行了4個ISO834標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)作用下鋼管約束鋼筋混凝土柱足尺明火試驗，以及1個鋼管混凝土柱對比試驗，考察了荷載比和構(gòu)件模式對火災(zāi)下鋼管約束鋼筋混凝土柱的變形和耐火極限的影響。通過試驗獲得了火災(zāi)作用下構(gòu)件截面關(guān)鍵測點溫度、軸向變形-時間關(guān)系曲線、耐火極限以及破壞模式。試驗結(jié)果表明，荷載比對鋼管約束鋼筋混凝土柱的耐火極限影響顯著，隨荷載比增加，耐火極限顯著降低；與鋼管混凝土柱相比，鋼管約束鋼筋混凝土柱具有更好的抗火性能。
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3、基于ABAQUS有限元軟件，采用順序熱力耦合的方式，建立了標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)作用下鋼管約束鋼筋混凝土柱溫度場和耐火極限的有限元模型；分析了升溫時間、截面尺寸和含鋼率對鋼管約束鋼筋混凝土柱溫度場的影響規(guī)律，以及荷載比、截面尺寸、長細比、材料強度、含鋼率和配筋率等因素對耐火極限的影響規(guī)律。分析表明，鋼管的溫度主要取決于升溫時間，而混凝土的溫度則與升溫時間和截面尺寸均相關(guān)，在此基礎(chǔ)上，確定了鋼管約束鋼筋混凝土柱中鋼管、鋼筋以及混凝土溫度的簡化計算公式；

4、在構(gòu)件常溫承載力計算公式的基礎(chǔ)上，引入高溫對材料力學(xué)性能的影響，提出了標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)作用下鋼管約束鋼筋混凝土柱承載力的簡化計算公式，可用于鋼管約束鋼筋混凝土柱耐火極限的預(yù)測。
　?。?）進行了26個ISO834標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)作用后鋼管約束鋼筋混凝土柱剩余力學(xué)性能試驗，考察了升溫時間、長細比、偏心距、混凝土強度、截面尺寸等因素對火災(zāi)后鋼管約束鋼筋混凝土柱力學(xué)性能的影響規(guī)律。通過試驗實測了ISO834標(biāo)準(zhǔn)升、降溫過程中鋼管約束鋼筋混凝土截面關(guān)鍵測

5、點溫度、火災(zāi)后構(gòu)件的荷載-位移關(guān)系曲線、荷載-鋼管應(yīng)變關(guān)系曲線以及剩余承載力，并獲得了構(gòu)件的破壞模式。試驗結(jié)果表明，混凝土溫度存在明顯的滯后效應(yīng)，構(gòu)件的承載力隨著截面尺寸與混凝土強度的增加逐漸增加，而隨著受火時間、長細比和偏心距的增加不斷降低，火災(zāi)后構(gòu)件均發(fā)生整體失穩(wěn)破壞，并具有較好的延性與變形能力。
　?。?）基于ABAQUS有限元軟件建立了ISO834標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)作用后鋼管約束鋼筋混凝土柱力學(xué)性能分析模型，并驗證了模型的可靠性；分