不同受火方式下型钢混凝土异形柱耐火性能研究

摘要

型钢混凝土（Steel Reinforced Concrete，简称SRC）异形柱是混凝土中埋入型钢和钢筋骨架的一种组合柱。该结构型式外形美观、平面布置灵活，并具有良好的延性和出色的承载能力。由于火灾发生时型钢混凝土异形柱的受火面积较大，导致其耐火能力较差。本文应用有限元软件ABAQUS建立温度与荷载耦合下型钢混凝土柱的数值模型研究其耐火性能。研究结果对型钢混凝土结构的抗火设计具有重要参考价值。本文的主要研究内容和结论如下： （1）截面形状、截面面积（截面尺寸）、受火时间、受火工况（受火面）是影响柱子内部温度场的主要因素。矩形柱内部温度相对于异形柱较低，受火2小时后，异形柱之间最低温差异较大。由于型钢的存在加快了混凝土的温度传导，使混凝土等温线发生突变。 （2）通过研究混凝土、型钢、钢筋的应力变化探求不同受火工况下型钢混凝土异形柱的受力、变形及破坏形态。在恒温加载下计算构件受火一段时间后的极限承载力，在四面受火2小时后，承载力不及常温下的1/7。 （3）分析了截面形状、截面尺寸、荷载比、配钢形式、含钢量、长细比、偏心率、荷载角、受火方式等因素对耐火极限的影响。通过对计算数据的分析，给出了考虑多因素影响的具有较好吻合度的公式。对SRC异形柱，荷载比较大（大于等于0.5）时十字形柱的耐火性能优于T形柱，T形柱优于L形柱；荷载比较小（小于0.5）时，L形柱耐火性能优于T形柱；截面尺寸越大、荷载比越小耐火极限越长；实腹式配钢优于空腹式配钢；当荷载较大（大于等于0.5）时，长细比越大，耐火极限越低。受火比较均匀时荷载角对耐火极限的影响可以不记，对不均匀受火的几种工况（FA、FB、FC、FD）进行了仔细研究总结。耐火极限是随偏心率的增大呈降低的趋势。

目录

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2. 高温下材料性能

2.2材料高温热工性能

2.3材料高温力学性能

3. SRC异形柱温度场分析

3.1传热学原理

3.2升温曲线

3.3有限元模型的建立

5.1概述