加筋鋼管混凝土柱的耐火性能研究.pdf

1、加筋鋼管混凝土柱是在普通鋼管混凝土柱的核心混凝土中配置考慮耐火因素的鋼筋，從而不需施以防火保護就可以達到所要求的耐火極限的一種結構形式。它不僅具備普通鋼管混凝土柱承載力高、塑性和韌性好、抗震性能好、施工方便以及經濟效果好等優(yōu)越的力學特性，還具有較好的耐火性能，是一種發(fā)展前景廣闊的結構形式。國外對這種結構形式的鋼管混凝土柱的研究較多，國內則鮮有研究。本文采用理論推導和非線性有限元模擬相結合的方法，分析火災作用下加筋鋼管混凝土柱的耐火性能，

2、從而為確定復式鋼管混凝土柱的抗火設計方法提供一些理論基礎。基于本文所做的理論分析和數(shù)值模擬，可以得到以下結論： 首先，依據雙剪統(tǒng)一強度理論研究普通鋼管混凝土柱的軸心受力問題，充分考慮緊箍力對鋼管和核心混凝土的雙向影響，從而得到鋼管混凝土軸壓短柱的承載力計算式，并與試驗數(shù)據進行了對比分析，結果吻合良好。并對雙剪統(tǒng)一強度理論中的參數(shù)進行討論，確定各參數(shù)的取值。然后將其推廣到加筋鋼管混凝土柱，使得方形和圓形加筋鋼管混凝土柱的承載力有了

3、統(tǒng)一的表達式。 其次，詳細介紹了Railkine公式的由來和表達式的推導過程，并將本文得到的常溫下的加筋鋼管混凝土柱的承載力公式應用到Railkine公式中，用常溫下柱子的塑性破壞能力和彈性屈曲能力來表示柱子的耐火能力，從而推導出鋼柱和鋼管混凝土柱耐火性能的理論公式。通過一個方形加筋鋼管混凝土柱實例進行了驗證和各影響因素分析，以及采用文獻中的試驗數(shù)據進行對比分析，結果顯示，Rankine法可以提供正確而且安全的解。 最后

4、，采用ANSYS瞬態(tài)熱應力分析的間接法分析加筋鋼管混凝土柱的耐火性能，在確定鋼材和混凝土的熱工性能參數(shù)和本構關系的基礎上，建立有限元模型，進行溫度場分析和熱一結構耦合分析。在熱分析時，它的溫度場可表示為柱內無熱源的第一類邊界條件的二維不穩(wěn)定溫度場，從而得到構件截面在不同時刻的溫度場分布云圖，從圖中可以看到：構件截面外邊緣等溫線與截面形狀近似，隨著溫度的升高，先從四個角開始退化，并逐漸向截面內部延伸，截面內部等溫線逐漸趨于圓形。在熱分析后