火灾后圆钢管钢筋混凝土轴压短柱静力性能研究

摘要

钢管钢筋混凝土结构是指在普通钢管素混凝土中填充纵向受力钢筋，形成的一种新型组合结构。此种结构形式上虽然简单，但火灾作用下，内部钢筋在混凝土的保护下升温缓慢，强度损失小，提高其抗火性能;火灾作用后，钢材的强度能够得到恢复，力学性能比高温下有所改善，结构的整体性也比火灾中所提高，这不仅为结构的修复加固提供了一个较为安全的工作环境，也可减少工作量，降低维修费用。于是，本文对火灾后钢管钢筋混凝土轴压短柱进行了试验研究和有限元分析，主要工作如下:
　　(1)本文对12根火灾后及6根常温下圆钢管钢筋混凝土轴压短柱进行剩余承载力试验研究和2根试件的温度场试验研究。研究表明试件的破坏模式均为剪切破坏，常温试件的剪切角为45°左右，火灾后试件的剪切角为60°左右;受火时间是影响剩余承载力的主要因素，随着受火时间的增加，火灾后圆钢管钢筋混凝土轴压短柱剩余承载力随受火升温时间的增加而减小;配筋率对其剩余承载力的影响不大。
　　(2)利用ABAQUS大型有限元软件建立火灾后钢管钢筋混凝土轴压短柱有限元分析模型，并与本文试验及收集到的相关试验数据进行验证，结果表明数据吻合较好，所建模型基本正确。
　　(3)详细分析受火升温时间、截面尺寸、材料强度等参数对其剩余承载力系数的影响规律;进而回归出便于工程实践应用的火灾后钢管钢筋混凝土轴压短柱剩余承载力的简化计算公式。结果表明受火升温时间、截面尺寸是影响其剩余承载力系数的主要因素。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 课题研究的意义

1．3 相关课题国内外研究现状

1．3．1 钢管钢筋混凝土静力性能的研究现状

1．3．2 钢管钢筋混凝土耐火性能的研究现状

1．3．3 钢管混凝土火灾后力学性能的研究现状

1．4 本文研究的内容及创新点

1．4．1 本文研究的内容

1．4．2 本文的创新点

2 火灾后圆钢管钢筋混凝土轴压短柱静力性能试验研究

2．1 引言

2．2 试验方案与设计

2．2．1 试件的设计

2．2．2 试件的加工

2．2．3 材料的力学性能

2．3 试验方法

2．3．1 温度场试验

2．3．2 承载力试验

2．4 试验现象与试件破坏特征

2．4．1 温度塌试验现象与破坏特征

2．4．2 承载力试验现象及破坏特征

2．4．3 承载力试验现象总结

2．5 试验结果及分析

2．5．1 温度场试验结果分析

2．5．2 延性分析

2．5．3 荷载一位移曲线分析

2．5．4 荷载一钢管应变曲线分析

2．5．5 火灾后试件力学性能的影响因素分析

2．6 本章小结

3 火灾后钢管钢筋混凝土轴压短柱有限元模型的建立

3．1 引言

3．2 温度场计算模型的建立

3．2．1 材料的热工性能

3．2．2 单元选取及网格划分

3．2．3 边界条件与分析步

3．2．4 后处理

3．2．5 沮度场模型的验证

3．3 火灾后钢管钢筋混凝土短柱力学分析模型的建立

3．3．1 材料的本构关系模型

3．3．2 单元选取

3．3．3 材料之间的接触

3．3．4 边界条件及加载方式

3．3．5 网格类型及密度的选取

3．3．6 求解方法

3．4 有限元模型的验证

3．4．1 本文试验的验证

3．4．2 常温下相关文献试验的验证

3．4．3 火灾后相关文献试验的验证

3．5 本章小结

4 火灾后钢管钢筋混凝土轴压短柱剩余承载力参数分析

4．1 引言

4．2 参数的选取

4．2．1 受火时间的影响

4．2．2 截面尺寸的影响

4．2．3 核心混凝土抗压强度的影响

4．2．4 钢管屈服强度的影响

4．2．5 钢筋屈服强度的影响

4．2．6 配筋率的影响

4．2．7 含钢率的影响

4．2．8 钢筋保护层厚度的影响

4．3 火灾后剩余承载力的计算方法

4．4 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者简历

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