不同含水率下钢筋混凝土柱的抗火性能研究

通过对具有不同养护周期的3根足尺普通混凝土柱及3根足尺高强混凝土柱进行恒载-升温条件下的火灾试验,分析含水率对混凝土柱火灾下爆裂程度的影响,研究混凝土柱在受火过程中沿截面混凝土的温度分布、钢筋温度变化、轴向变形及破坏模式,并对比不同含水率下钢筋混凝土柱的耐火极限。结果表明:火灾下,含水率对混凝土柱爆裂程度影响显著,含水率越高,混凝土爆裂越严重;随着养护周期增长,钢筋混凝土柱含水率降低,耐火极限提高;相同受火工况下,高强混凝土柱爆裂程度比普通混凝土更严重,普通混凝土柱的抗火性能优于高强混凝土柱。     

轴向约束型钢混凝土柱耐火性能试验研究

为了考察受轴向约束的型钢混凝土柱的耐火性能,以荷载比、偏心率和含钢率为参数,开展了7根轴向约束型钢混凝土柱的耐火试验。采用恒载升温模式,研究了火灾下受轴向约束的型钢混凝土柱的温度分布、位移、变形、耐火极限及破坏形态。试验结果表明：荷载比相同时,施加在轴心受压柱顶的竖向荷载大于偏心受压柱。对于轴心受压柱,高温下柱首先缓慢膨胀,然后逐渐压缩破坏;由于轴向约束分担了柱的竖向荷载,压缩变形随时间变化较为缓和,轴向约束延长了柱的耐火极限。对于偏心受压柱,高温下其膨胀变形大于轴心受压柱,且膨胀变形先增加再减小;轴向约束增加了柱的竖向荷载,缩短了柱的耐火极限。荷载比对轴向约束型钢混凝土柱耐火极限影响显著,荷载比越大,耐火极限越小。当荷载比不大于0.5时,偏心率越大,柱的耐火极限会相应增大。含钢率增加,会在一定程度上延长柱的耐火极限。     

Fire performance of axially restrained steel reinforcedconcrete columns

为了考察受轴向约束的型钢混凝土柱的耐火性能，以荷载比、偏心率和含钢率为参数，开展了7根轴向约束型钢混凝土柱的耐火试验。采用恒载升温模式，研究了火灾下受轴向约束的型钢混凝土柱的温度分布、位移、变形、耐火极限及破坏形态。试验结果表明：荷载比相同时，施加在轴心受压柱顶的竖向荷载大于偏心受压柱。对于轴心受压柱，高温下柱首先缓慢膨胀，然后逐渐压缩破坏；由于轴向约束分担了柱的竖向荷载，压缩变形随时间变化较为缓和，轴向约束延长了柱的耐火极限。对于偏心受压柱，高温下其膨胀变形大于轴心受压柱，且膨胀变形先增加再减小；轴向约束增加了柱的竖向荷载，缩短了柱的耐火极限。荷载比对轴向约束型钢混凝土柱耐火极限影响显著，荷载比越大，耐火极限越小。当荷载比不大于0.5时，偏心率越大，柱的耐火极限会相应增大。含钢率增加，会在一定程度上延长柱的耐火极限。     

火灾后基于偏心距和受火区域为对比因素的钢筋混凝土柱动力损伤识别

为识别火灾导致的损伤,以偏心距和受火区域作为主要影响因素,对4根钢筋混凝土柱实施振动测试。依据模态试验得到的试件模态参数,分析总结了钢筋混凝土柱受火后动力性能改变程度。对其实施静载试验,得到受火柱相比无损柱的抗弯刚度减小程度和承载力下降幅度。因受压试件存在偏心距,火灾下更易产生裂缝以及损伤的深度更大,造成混凝土的弹性模量和刚度变小。试验结果表明:(1)由于受压区受火削弱了受压区混凝土高度,同受拉区受火柱相比,受压区受火柱的刚度和极限承载力受火灾的损害更严重。(2)根据坐标的模态置信准则,钢筋混凝土偏心受压柱的损伤位置可以用其COMAC值精确识别。(3)钢筋混凝土柱受火后,柱的每阶频率均明显降低,受压区受火柱的频率比受拉区受火柱的频率降低程度大。     

钢-玄武岩纤维复合筋混凝土柱受压性能试验研究

为研究钢-连续纤维复合筋(SFCB)混凝土柱的受压性能,设计并制作钢筋混凝土柱、玄武岩纤维增强复合筋(BFRP)混凝土柱、钢-玄武岩纤维复合筋混凝土柱共3组构件进行静力受压性能试验.研究纵筋种类和偏心距对构件承载力、柱中侧向位移、裂缝及破坏形态的影响.结果表明:偏心距越大,构件极限承载力越小,柱中侧向位移和裂缝宽度越大;相同配筋率的混凝土柱,轴心受压状态下SFCB构件极限承载力比钢筋混凝土构件高9％,比BFRP筋构件低19.8％;偏心受压状态下,SFCB构件和钢筋混凝土构件抵抗变形和裂缝的能力优于BFRP筋构件.     

偏心受压钢管混凝土叠合柱耐火性能研究

基于试验验证的三维有限元模型,对火灾下方形截面钢管混凝土叠合柱偏心受压极限承载力和耐火极限的变化规律开展了参数分析。研究结果表明:与常温状态相比,在180 min升温时间内,钢管混凝土叠合柱偏心受压极限承载力的降幅可超过60%。荷载偏心率不同时,火灾下叠合柱的偏心受压极限承载力的降幅比较接近。受火面数量、截面核心面积比、截面边长和长细比均对火灾下叠合柱的偏心受压极限承载力的降幅有影响。大偏心受压钢管混凝土叠合柱的耐火极限高于小偏心受压钢管混凝土叠合柱的耐火极限。     

500MPa级钢筋混凝土柱受压区受火性能研究

为研究高温后500MPa级钢筋混凝土柱的力学性能,本文共研究11根钢筋混凝土柱,分别对4根未受火试件和7根受火试件进行静力加载试验.火灾试验采用IS0834标准升温过程曲线,同时考虑偏心距和受火时间对试件力学性能的影响.通过试验,得到试件破坏形态以及极限承载力、截面平均应变分布、柱中侧向位移曲线、截面特性.研究表明:①混凝土柱受压区受火后,界限偏心距下的混凝土柱,破坏时由于受拉钢筋未屈服,混凝柱出现由受拉破坏(大偏心破坏)转变为受压破坏(小偏心破坏);②500MPa级钢筋能够和C30混凝土较好地协同工作,通过截面应变的分布可以得到,在平均应变层次上的平截面假定仍适用于火灾后混凝土柱的分析;③火灾后轴心受压柱的破坏形态转变为小偏心受压柱,截面抗弯能力随着偏心距的增加而减小.     

钢筋混凝土柱耐火性能的计算模型研究

正印度研究人员开展了钢筋混凝土柱耐火性能计算模型的研究。考虑了混凝土爆裂以及由混凝土爆裂引起的纵筋局部屈曲对于钢筋混凝土柱耐火性能的影响,同时,还考虑了爆裂程度以及荷载偏心率。试验将14根钢筋混凝土柱在标准火灾     

细晶粒钢筋混凝土柱偏心受压性能试验研究

对9根400 MPa级细晶粒钢筋混凝土柱开展偏心受压性能试验,研究轴向力偏心距、纵向受压钢筋配筋率、混凝土强度和长细比对柱偏心受压性能的影响,描述各试件的破坏过程,分析了其荷载-钢筋/混凝土应变曲线、荷载-挠度曲线以及破坏形态的特点。研究表明,现行混凝土结构设计规范关于钢筋混凝土偏心受压柱极限承载力、平均裂缝间距和最大裂缝宽度的计算理论与试验吻合较好。400 MPa级细晶粒钢筋屈服强度设计值取为360 MPa时,细晶粒钢筋混凝土偏压柱承载力具有足够的安全系数并偏向于保守。正常使用极限状态下,400 MPa级细晶粒钢筋混凝土大偏心受压柱在短期荷载作用下的最大裂缝宽度满足要求。     

足尺震损钢筋混凝土柱耐火性能试验研究

地震次生火灾具有发生概率高、灾害破坏力强、损失巨大和机理复杂等特点,为分析震后火灾环境下钢筋混凝土柱构件的抗火性能,以钢筋混凝土柱的裂缝、混凝土剥落和残余变形作为地震损伤形式,设计了7根带有预制损伤的足尺钢筋混凝土方形截面柱,进行明火试验,研究不同几何损伤形式及损伤程度对混凝土柱的火灾破坏特征、截面温度场分布、竖向变形过程及耐火极限等性能影响规律。试验结果表明,预制损伤混凝土柱构件的火灾破坏程度明显大于无损伤混凝土柱,其中混凝土剥落对震损柱内部温度场及耐火性能的影响最大。根据足尺混凝土柱的耐火试验结果,采用ABAQUS有限元软件分析震损混凝土柱的温度场分布与耐火极限,结果表明：当试件端部产生保护层剥落时,剥落区轴向等温线向柱中心凹陷,整体呈“瓶颈”状;轴压比与剥落厚度对震损混凝土柱耐火极限有较大影响;残余变形小于GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中的弹塑性层间位移角1/50时,残余变形对震损混凝土柱的耐火极限影响有限。通过拟合得到了混凝土柱的轴压比、残余层间位移角、剥落厚度与其耐火极限之间的量化关系式,关系式计算结果与试验结果吻合较好。     

钢管混凝土叠合柱耐火性能的爆裂影响分析

采用试验验证的有限元模型对火灾下未发生和发生混凝土爆裂的钢管混凝土叠合柱的耐火性能进行分析,包括温度场、轴向变形-时间曲线、截面内力和破坏模式等。研究结果表明:火灾下发生混凝土爆裂的叠合柱,截面内混凝土的温度更高,爆裂深度越大,截面内温度越高;混凝土的爆裂面积比、爆裂深度和爆裂位置均对叠合柱耐火性能有影响;混凝土爆裂后,钢管内的核心混凝土和钢管承担的荷载明显增大,钢管外的钢筋混凝土结构承载的荷载明显下降;达到耐火极限时,发生混凝土爆裂的叠合柱的破坏模式可能发生变化。     

火灾荷载、通风系数对钢筋混凝土轴心受压柱耐火稳定性的影响

文章采用计算机数值模拟方法研究了火灾条件对钢筋混凝土轴心受压柱的耐火稳定性的影响。结果表明,柱所处房间的火灾荷载,通风系数对其耐火稳定性影响很大。     

受约束混凝土柱的耐火性能和爆裂性能

<正>英国研究人员开展了受约束钢筋混凝土柱耐火性能的实验研究。通过8根柱的耐火性能试验,考虑了混凝土强度、钢筋约束程度以及钢筋约束的构造方式对试验柱耐火性能的影响。研究结果表明,试验考虑的参数对钢筋混凝土柱的耐火性能影响较大。通过增强施加在试件上的钢筋约束,可以缓和火灾下高强混凝土易于发生爆裂的     

再生混凝土柱受压性能试验研究

完成了6根不同再生骨料取代率下的轴心、偏心柱受压试验,研究了再生混凝土柱的破坏形态和承载力等受压性能,并与普通混凝土柱进行对比分析,基于试验结果的分析,探讨了现行规范受压承载力的计算方法对于再生混凝土柱的适用性.     

圆形钢套管加固钢筋混凝土短柱轴心受压承载力研究

为了研究圆形钢套管加固钢筋混凝土柱的轴心受压承载力计算方法,进行了1根未加固的普通钢筋混凝土柱和3根圆形钢套管加固钢筋混凝土短柱在不同加固钢套管厚度下的轴心受压试验,在试验结果的基础上,考虑混凝土三向受压Richard公式与蔡绍怀公式,根据叠加法与极限平衡法建立了圆形钢套管加固钢筋混凝土短柱的轴压承载力公式.研究结果表明,对比国内外规程,利用叠加法且考虑蔡绍怀公式计算出的承载力与试验结果吻合度最高.     

圆形钢套管加固钢筋混凝土短柱轴心受压承载力研究

为了研究圆形钢套管加固钢筋混凝土柱的轴心受压承载力计算方法,进行了1根未加固的普通钢筋混凝土柱和3根圆形钢套管加固钢筋混凝土短柱在不同加固钢套管厚度下的轴心受压试验,在试验结果的基础上,考虑混凝土三向受压Richard公式与蔡绍怀公式,根据叠加法与极限平衡法建立了圆形钢套管加固钢筋混凝土短柱的轴压承载力公式。研究结果表明,对比国内外规程,利用叠加法且考虑蔡绍怀公式计算出的承载力与试验结果吻合度最高。     

预应力碳纤维复材布加固钢筋混凝土方形截面短柱轴压性能试验研究

为了研究预应力碳纤维复材(CFRP)布加固钢筋混凝土方形截面柱的轴心受压力学性能,设计4根钢筋混凝土方形截面柱进行轴心受压试验,包括1根未加固的普通钢筋混凝土柱和3根预应力CFRP布加固的钢筋混凝土柱。通过试验获得了各试件破坏形态、受压极限承载力、轴向位移和CFRP布的应力应变曲线等试验数据,分析不同应力水平的CFRP布对钢筋混凝土方形截面柱加固后力学性能的影响。结果表明:与未加固的普通钢筋混凝土柱相比,采用预应力CFRP布加固试件的轴心受压承载力和延性均有明显的提高,提高幅度随应力水平的提高而增大;而且对CFRP施加预应力能避免纤维布的应力滞后问题,更好地发挥纤维布的高强性能。     

钢筋再生混凝土柱受压承载力试验研究

为了研究钢筋再生混凝土柱的受压性能,设计6个试件进行轴心受压和偏心受压加载试验,考虑再生粗骨料取代率、相对偏心距、配箍率三个变化参数。通过试验观察试件受力破坏过程及形态,获取截面应力分布、变形和极限承载力等重要参数;并分析各变化参数对再生混凝土柱承载性能的影响规律。结果表明:钢筋再生混凝土柱受力破坏过程及形态与普通钢筋混凝土柱相似,均表现为混凝土的压碎;偏心距对试件的极限承载力影响明显,随着相对偏心距的增大,试件的极限承载力逐渐减小,而再生粗骨料取代率对其承载力的影响不显著;采用普通钢筋混凝土的强度计算方法计算钢筋再生混凝土柱轴心受压强度时,试验值比计算值小,偏于不安全,而计算偏心受压强度时,试验值比计算值大。     

预应力钢带加固钢筋混凝土柱试验研究

通过对2根预应力钢带加固钢筋混凝土柱与2根未加固钢筋混凝土柱的力学性能进行对比试验,研究预应力钢带加固对钢筋混凝土轴心受压柱、偏心受压柱的破坏形态、承载力、刚度、变形能力的影响。试验结果表明:预应力钢带加固钢筋混凝土柱的破坏形态与未加固试件基本相同,但加固试件初裂荷载更大;加固后钢筋混凝土轴心受压试件、偏心受压试件承载力分别提高24%、20%,承载力提升效果显著;预应力钢带加固对轴心受压试件轴向刚度明显提高,从初始加载到荷载达到80%极限荷载的不同加载水平下,加固后轴压试件的轴向刚度与未加固试件轴向刚度的比值在1.12~1.18;经预应力钢带加固后,偏心受压试件极限荷载对应的侧向挠度增大了37%,偏压试件变形能力明显增强。     

再生骨料混凝土柱受压性能试验

完成了9根不同再生粗骨料取代率下的轴心受压柱和偏心受压柱试验。对构件的受压性能进行了研究和分析,并与普通混凝土柱进行了对比;探讨了新的GB 50010—2010《混凝土设计规范》相关条款对再生骨料混凝土柱承载力的适用性。为再生混凝土在实际工程中的应用提供参考。