高温火灾下钢管混凝土十字形柱力学性能分析

摘要

随着科技的不断进步和发展，工程技术领域的新型技术、新型结构等也得到了越来越多的关注度，钢管混凝土结构就是其中的一种。　　钢管混凝土结构由钢管及混凝土两者共同构成，不仅拥有混凝土材料优秀的抗压性能，同时拥有钢材良好的塑性和韧性，尤其是两者组合作用产生的套箍效应，使得其结构的相关性能产生了1+1>2的效果，种种因素共同促成了钢管混凝土柱结构被大量运用在实际工程中，而随着房价的不断攀升和人们对居住环境要求的提高，钢管混凝土异形柱结构因为空间利用率高、节约资源等优点而被广泛认可。同时，由于城市的不断发展，城市建筑人口密度不停的增加，人们对居住环境的安全性能要求也愈发的强烈，降低因火灾造成的人员伤亡和财产损失，对建筑结构的抗火研究也愈发紧迫，因此，对钢管混凝土异形柱的抗火理论研究成为了科技人员的研究热点之一。本文对基于高温火灾环境下的钢管混凝土十字形柱抗火性能开展了以下研究：　　1、对高温火灾下钢管混凝土十字形柱轴压极限承载力的理论计算方法和相应的步骤进行了总结，其中，轴压极限承载力的计算步骤主要是先进行常温下承载力计算，然后计算高温下承载力影响系数，两者乘积即为高温下的极限承载力。而计算方法主要有截面分割法、等效面积法、截面叠加法和连乘法，文章通过建立相关模型对不同的计算方法进行了对比分析；　　2、通过有限元数值分析方法对钢管混凝土十字形柱的受力特征、理论计算方法的准确性进行了相关分析和研究，研究表明，火灾下钢管混凝土柱首先在高度的约3/5处发生破坏，而理论计算方法需要进一步完善；　　3、对钢管混凝土柱普遍性的加固修复方法及高温火灾破坏后的加固修复方法进行了归纳总结，重点对FRP加固钢管混凝土柱的两种计算方法进行了对比，研究表明：福州大学陶忠等人的计算方法更加准确；　　4、探讨了高温火灾下钢管混凝土异形柱力学性能研究的试验方法，并根据安徽建筑大学的火灾实验平台提出了相应的试验方案，为后续研究提供了实验基础。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究主要内容

1.4 本章小结

第二章 高温（火灾）环境下钢材及混凝土基本理论

2.1 高温（火灾）下混凝土基本理论

2.2 高温（火灾）下钢材的基本理论

2.3 本章小结

第三章 高温（火灾）环境下钢管混凝土异形柱相关理论及计算

3.1 钢管混凝土异形柱简介

3.2 高温（火灾）下钢管混凝土柱承载力影响参数分析

3.3 高温（火灾）下方钢管混凝土柱轴心受压承载力计算

3.4 高温（火灾）下钢管混凝土十字形柱轴压承载力计算方法

3.5 高温（火灾）下钢管混凝土十字形柱轴心受压承载力计算

3.6 本章小结

第四章 高温（火灾）环境下钢管混凝土异形柱有限元分析

4.1 有限元分析简介

4.2 热-力耦合作用下的有限元分析方法

4.3 有限元模型的单元选择及材料参数的确定

4.4 钢管混凝土十字形柱轴压性能有限元分析

4.5 数值计算结果分析

4.6本章小结

第五章 钢管混凝土柱的加固修复

5.1 钢管混凝土柱的加固修复技术

5.2 火灾下钢管混凝土柱的加固修复技术

5.3 本章小结

第六章 热力耦合作用下足尺钢管混凝土十字形柱试验方案设计

6.1 试验目的

6.2 试验试件的设计

6.3 试验装置及其相关系统

6.4 试验测点布置及数据采集元件

6.5 试验内容

6.6 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

致谢