鋼管約束型鋼混凝土短柱抗火性能研究.pdf

1、鋼管約束混凝土結(jié)構(gòu)使得鋼材和混凝土的材料特性得到充分利用，具有承載力高、自重小、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，在高層建筑、大跨結(jié)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)無防火保護(hù)時(shí)，火災(zāi)下其溫度會(huì)迅速上升，從而造成鋼材和混凝土的強(qiáng)度明顯下降，構(gòu)件承載力降低。目前尚無關(guān)于鋼管約束型鋼混凝土短柱抗火性能的研究，也沒有相關(guān)的規(guī)范、規(guī)程，已有的關(guān)于鋼筋混凝土柱的抗火方法并不適用于這種新的結(jié)構(gòu)形式，為了解鋼管約束型鋼混凝土柱火災(zāi)下的溫度分布、極限承載力和耐火極限，對火災(zāi)下鋼

2、管約束型鋼混凝土短柱的抗火性能展開研究，主要內(nèi)容如下：
　?。?）在ISO834標(biāo)準(zhǔn)升溫條件下對8個(gè)軸壓鋼管約束型鋼混凝土短柱和8個(gè)偏壓鋼管約束型鋼混凝土短柱進(jìn)行足尺抗火試驗(yàn)，獲取關(guān)鍵測點(diǎn)的溫度、構(gòu)件的耐火極限、軸向變形-時(shí)間關(guān)系曲線、破壞模式；考察荷載比、鋼管厚度、荷載偏心距對構(gòu)件變形和耐火極限的影響規(guī)律。
　　（2）合理選擇鋼材和混凝土的熱工參數(shù)，在考慮接觸熱阻、混凝土瞬態(tài)熱應(yīng)變的基礎(chǔ)上利用ABAQUS有限元軟件建立火災(zāi)

3、下鋼管約束型鋼混凝土短柱的溫度場模型和結(jié)構(gòu)分析模型，利用本文的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對模型的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證，分析構(gòu)件截面尺寸、鋼管壁厚和混凝土類型對其火災(zāi)下溫度分布的影響規(guī)律，考察荷載比、構(gòu)件截面尺寸、鋼管壁厚、混凝土強(qiáng)度、鋼管和型鋼的屈服強(qiáng)度及荷載偏心距對于構(gòu)件耐火極限的影響規(guī)律。
　?。?）提出適用于ISO834標(biāo)準(zhǔn)升溫條件下鋼管約束型鋼混凝土短柱型鋼溫度的計(jì)算方法，并利用有限元對已有的鋼管混凝土中鋼管溫度和混凝土等效溫度計(jì)算公式對于鋼管約

4、束型鋼混凝土短柱的適用性進(jìn)行了驗(yàn)證；在鋼管約束型鋼混凝土短柱常溫承載力的基礎(chǔ)上，考慮溫度對材料力學(xué)性能的影響，提出火災(zāi)下軸壓鋼管約束型鋼混凝土短柱承載力計(jì)算公式和偏壓構(gòu)件N-M相關(guān)曲線的簡化計(jì)算方法，并利用有限元驗(yàn)證了簡化計(jì)算方法的可靠性；提出火災(zāi)下鋼管約束型鋼混凝土短柱承載力影響系數(shù)的概念和簡化計(jì)算方法。
　?。?）本文創(chuàng)新點(diǎn)：進(jìn)行了ISO834標(biāo)準(zhǔn)升溫條件下鋼管約束型鋼混凝土短柱軸壓和偏壓抗火試驗(yàn)，提出了火災(zāi)下構(gòu)件中型鋼的溫度