三面受火的矩形鋼管混凝土柱抗火性能研究.pdf

1、鋼管混凝土以其承載力高、塑性韌性好、施工方便及抗火性能好等優(yōu)點(diǎn)，在多、高層建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。矩形鋼管混凝土柱作為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的一種重要的構(gòu)件形式，除兼具上述優(yōu)點(diǎn)外，還因其抗彎剛度大、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡單而備受結(jié)構(gòu)工程師的青睞。結(jié)構(gòu)的抗火性能是決定結(jié)構(gòu)能否安全工作的重要因素之一，現(xiàn)行鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的抗火規(guī)范或規(guī)程，如《矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS159：2004）和《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（DBJ13-51-2003）等，均假

2、設(shè)鋼管混凝土柱承受四面火災(zāi)作用，而實(shí)際結(jié)構(gòu)中由于墻體的阻隔作用，框架柱除可能承受四面均勻火災(zāi)作用之外，尚可能遭遇三面火災(zāi)作用。由于非對稱的溫度分布，構(gòu)件截面材料的劣化程度也非對稱，導(dǎo)致截面材料的強(qiáng)度中心發(fā)生偏移，從而形成附加的偏心距；此外，非對稱的溫度分布導(dǎo)致柱子受火面膨脹變形大，背火面膨脹變形小，從而產(chǎn)生向受火面撓曲的附加變形。綜上所述，矩形鋼管混凝土柱三面受火與四面受火存在諸多差異，有必要對三面受火矩形鋼管混凝土柱的抗火性能進(jìn)行研究

3、。據(jù)此，本文對三面受火的矩形鋼管混凝土柱進(jìn)行了試驗(yàn)研究和有限元分析，具體包括以下三部分內(nèi)容：
　　（1）三面受火的矩形鋼管混凝土柱試驗(yàn)研究和分析
　　進(jìn)行了2根三面受火1根四面受火的矩形鋼管混凝土柱足尺抗火試驗(yàn)，實(shí)測了受火全過程中構(gòu)件的截面關(guān)鍵位置的溫度、軸向變形和側(cè)向撓曲，獲得了三面受火的矩形鋼管混凝土柱的破壞模式，基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析了荷載比和受火邊界對耐火極限的影響規(guī)律。
　　（2）三面受火的矩形鋼管混凝土柱有限元

4、分析
　　基于ABAQUS建立了可用于分析三面受火的矩形鋼管混凝土柱溫度場和抗火性能的三維有限元分析模型，并得到了相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證。進(jìn)而對三面受火的矩形鋼管混凝土柱的受力機(jī)理進(jìn)行了深入研究，包括矩形鋼管混凝土柱的溫度分布、破壞模式、應(yīng)力應(yīng)變的分布以及發(fā)展等。
　?。?）三面受火的矩形鋼管混凝土柱抗火性能的參數(shù)分析
　　進(jìn)行了三面受火的矩形鋼管混凝土柱抗火性能的參數(shù)分析，包括升溫時(shí)間、截面尺寸、含鋼率、保護(hù)層厚度和截面高寬比