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，在高層建筑、大跨結(jié)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)無防火保護時，火災(zāi)下其溫度會迅速上升，從而造成鋼材和混凝土的強度明顯下降，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個軸壓鋼管約束型鋼混凝土短柱和8個偏壓鋼管約束型鋼混凝土短柱進行足尺抗火試驗，獲取關(guān)鍵測點的溫度、構(gòu)件的耐火極限、軸向變形-時間關(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。
　?。?）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，利用本文的試驗數(shù)據(jù)對模型的可靠性進行驗證，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、混凝土強度、鋼管和型鋼的屈服強度及荷載偏心距對于構(gòu)件耐火極限的影響規(guī)律。
　　（3）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算公式對于鋼管約

4、束型鋼混凝土短柱的適用性進行了驗證；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算公式和偏壓構(gòu)件N-M相關(guān)曲線的簡化計算方法，并利用有限元驗證了簡化計算方法的可靠性；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)的概念和簡化計算方法。
　?。?）本文創(chuàng)新點：進行了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，提出了火災(zāi)下構(gòu)件中型鋼的溫度