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(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)在高層建筑與大跨結(jié)構(gòu)中得到應(yīng)用。但目前尚無(wú)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(wú)相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范或規(guī)程可參考。為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)鋼管約束鋼筋混凝土柱的耐火極限，并合理評(píng)估火災(zāi)后鋼管約束鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的損傷程度，開(kāi)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：
　　（1

2、）進(jìn)行了4個(gè)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(yàn)，以及1個(gè)鋼管混凝土柱對(duì)比試驗(yàn)，考察了荷載比和構(gòu)件模式對(duì)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(guò)試驗(yàn)獲得了火災(zāi)作用下構(gòu)件截面關(guān)鍵測(cè)點(diǎn)溫度、軸向變形-時(shí)間關(guān)系曲線(xiàn)、耐火極限以及破壞模式。試驗(yàn)結(jié)果表明，荷載比對(duì)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。
　?。?）

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(chǎng)和耐火極限的有限元模型；分析了升溫時(shí)間、截面尺寸和含鋼率對(duì)鋼管約束鋼筋混凝土柱溫度場(chǎng)的影響規(guī)律，以及荷載比、截面尺寸、長(zhǎng)細(xì)比、材料強(qiáng)度、含鋼率和配筋率等因素對(duì)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(shí)間，而混凝土的溫度則與升溫時(shí)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(jiǎn)化計(jì)算公式；

4、在構(gòu)件常溫承載力計(jì)算公式的基礎(chǔ)上，引入高溫對(duì)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(jiǎn)化計(jì)算公式，可用于鋼管約束鋼筋混凝土柱耐火極限的預(yù)測(cè)。
　?。?）進(jìn)行了26個(gè)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(yàn)，考察了升溫時(shí)間、長(zhǎng)細(xì)比、偏心距、混凝土強(qiáng)度、截面尺寸等因素對(duì)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(guò)試驗(yàn)實(shí)測(cè)了ISO834標(biāo)準(zhǔn)升、降溫過(guò)程中鋼管約束鋼筋混凝土截面關(guān)鍵測(cè)

5、點(diǎn)溫度、火災(zāi)后構(gòu)件的荷載-位移關(guān)系曲線(xiàn)、荷載-鋼管應(yīng)變關(guān)系曲線(xiàn)以及剩余承載力，并獲得了構(gòu)件的破壞模式。試驗(yàn)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(qiáng)度的增加逐漸增加，而隨著受火時(shí)間、長(zhǎng)細(xì)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(yàn)證了模型的可靠性；分