非均勻火災(zāi)下約束型鋼混凝土柱抗火性能研究.pdf

1、型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)充分利用了鋼材和混凝土的材料優(yōu)點(diǎn)，相對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)，其性能既有量的改變又有質(zhì)的提升，具有抗震性能好、抗火性能好等優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)外高層以及超高層建筑中得到廣泛應(yīng)用。現(xiàn)有對構(gòu)件抗火性能研究主要針對四面受火情況下開展的，但實際中型鋼混凝土柱很有可能經(jīng)歷非均勻火災(zāi)，如三面、兩面、單面等非均勻受火情況。構(gòu)件承受非均勻火災(zāi)作用，將形成未受火面，改變了構(gòu)件整體溫度分布，相比四面受火情況時的溫度場分布改變較大，并且其材料的損

2、失程度也有所減輕；同時改變了構(gòu)件的受火方式，引起構(gòu)件產(chǎn)生偏心變形，其受力機(jī)理、抗火性能以及剩余承載能力較四面均勻受火方式有所差別。同時，現(xiàn)有的研究和規(guī)范對構(gòu)件的抗火性能分析通常未考慮構(gòu)件受其相鄰構(gòu)件的約束影響，而實際構(gòu)件在整體結(jié)構(gòu)中恰恰受約束作用，具體變現(xiàn)為軸向約束剛度和轉(zhuǎn)動約束剛度作用。約束剛度的影響，將使構(gòu)件因受熱膨脹而產(chǎn)生相應(yīng)的溫度應(yīng)力，使約束型鋼混凝土柱的抗火性能較未考慮約束作用情況有較大差異。型鋼混凝土柱在經(jīng)歷火災(zāi)后仍能保持較

3、好承載能力，但其剛度和極限承載力相比常溫下發(fā)生了較大改變，對此有必要對約束型鋼混凝土柱火災(zāi)后剩余承載能力進(jìn)行深入研究。為此，本文進(jìn)行了單面、相鄰兩面、相對兩面、三面及四面受火的約束型鋼混凝土柱的抗火性能以及火災(zāi)后剩余承載能力的試驗研究和理論分析，具體包括以下三部分：
　?。?）約束裝置的制作與模擬簡要說明了約束裝置的設(shè)計制作，論證了該裝置可較好的模擬實際構(gòu)件受相鄰構(gòu)件的約束情況。利用ANSYS有限元軟件建立了該約束裝置的分析模型，

4、并得到了該約束裝置所能提供的不同程度的軸向約束剛度和轉(zhuǎn)動約束剛度。
　　（2）不同受火方式下約束型鋼混凝土柱抗火性能試驗研究進(jìn)行了四面、三面、相對兩面、相鄰兩面以及單面受火方式下約束型鋼混凝土柱抗火性能試驗，主要考察了荷載比、荷載偏心率、軸向約束剛度比、轉(zhuǎn)動約束剛度比、受火方式以及升溫時間等參數(shù)，實測了柱截面特征點(diǎn)溫度、軸向變形以及軸力變化，在此基礎(chǔ)上得到各參數(shù)對柱抗火性能的影響規(guī)律。
　?。?）火災(zāi)后約束型鋼混凝土柱剩余承