基于子结构模型的约束PEC柱抗火性能研究

利用有限元软件ABAQUS建立包含部分梁、柱、板的约束PEC柱子结构顺序热-力耦合分析模型,计算了子结构轴向位移变化曲线和耐火极限。应用约束PEC柱抗火试验数据验证了模型的合理性。结果表明,随着荷载比的增加,柱轴向变形峰值和耐火极限减小;随着轴向约束刚度比的增加,柱轴向变形峰值减小,耐火极限增加;随着柱相对长细比的增大,柱轴向变形峰值增大,耐火极限减小;低轴向约束刚度比条件下,PEC柱耐火极限随着偏心率的增大而增大;高轴向约束刚度比条件下,PEC柱耐火极限随着偏心率的增大而减小。     

约束PEC柱轴力变化规律及影响因素

为考察火灾下相邻构件约束对PEC柱轴力的影响,应用有限元软件ABAQUS建立了标准升温条件下约束PEC柱的数值分析模型,并用试验数据验证该模型.应用模型分析火灾荷载比、轴向/转动约束刚度比、长细比、偏心率对约束PEC柱轴力变化系数的影响规律.分析表明:约束导致柱轴力出现不同程度的增长;轴向约束刚度比、偏心率越大,轴力变化系数的峰值越大;荷载比越大,轴力变化系数的峰值越小;长细比、转动约束刚度比对轴力变化系数影响较小.     

约束混凝土柱的升降温全过程轴力分析

利用SAFIR程序,开展了约束混凝土柱的升降温全过程轴力分析。考察了轴向/转动约束刚度比、截面边长、荷载比、荷载偏心率、配筋率、升温时间等参数对ISO834标准升降温过程作用下约束混凝土柱的轴力的影响规律,并与单调升温时的相应规律进行了比较。通过对2880种工况的计算分析,建议给出了该类构件轴力变化系数的实用计算方法。研究结果表明:对于轴向/转动约束混凝土柱,无论单调升温还是先升温后降温,轴力变化系数总体都呈现出先逐渐增大而后有所减小或基本保持稳定,最后以较大速率持续降低的趋势,主要区别在于后期单调升温对应的降低速率一般比先升温后降温时更大;对于先升温后降温的轴向/转动约束混凝土柱,转动约束刚度比、柱长和混凝土保护层厚度对轴力变化系数影响较小,而轴向约束刚度比、荷载偏心率和配筋率越大或荷载比和截面边长越小,轴力变化系数的峰值就越大。     

约束混凝土梁的升降温全过程轴力分析

利用SAFIR程序开展了约束混凝土梁的升降温全过程轴力分析,考察了轴向约束刚度比、截面宽度、全截面配筋率、升温时间等参数对ISO 834标准升降温作用下约束混凝土梁的轴力影响规律,并与单调升温时的相应规律进行了对比;通过对288种工况的计算分析,给出了该类构件轴力比的实用计算方法。研究结果表明:对于轴向和转动约束梁,无论是单调升温还是先升温后降温,轴力比总体都呈现出先逐渐增大而后平缓变化,然后以较大速率降低的趋势,主要区别在于先升温后降温时平缓段的持续时间比单调升温时更长;对于先升温后降温的轴向和转动约束梁,转动约束刚度比、截面高度、梁跨度和荷载比对轴力比影响很小,而轴向约束刚度比和全截面配筋率越大或截面宽度越小,轴力比峰值就越大;考虑到实际工程情况,可近似忽略混凝土保护层厚度变化对轴向和转动约束梁轴力比的影响。     

中国钢筋混凝土柱的位移角统计分析

根据收集到的80根中国的钢筋混凝土柱在固定轴向荷载和水平反复荷载作用下的试验结果,分析回归出试验柱的延性系数和各位移角与剪跨比、轴压比、配箍特征值之间的关系.结果表明;钢筋混凝土柱的延性系数随着轴压比和剪跨比的增加而减小,随配箍特征值的增加而增加,且都近似呈线性关系;随着轴压比的增大,屈服位移角和极限位移角均增大,最大位移角则随着轴压比的增大而减小;随着剪跨比的增大,屈服位移角、最大位移角和极限位移角均增大;随着配箍特征值的增大,屈服位移角、最大位移角和极限位移角亦相应增大.通过对试验柱位移角进行频数统计分析可知,我国建筑抗震设计安全水准偏低,现行规范的屈服位移角和极限位移角限值有提高的余地.     

非均匀受火下约束型钢混凝土柱力学性能研究

为了解不同受火条件下型钢混凝土柱截面温度场,同时考察受火方式、火灾荷载比、荷载偏心率、约束刚度比等参数对型钢混凝土柱抗火性能的影响,进行了14个包括四面、三面、相对两面、相邻两面、单面受火条件下轴向约束型钢混凝土柱的抗火性能试验。试验结果表明：受火面数量、受火方位对 型钢混凝土柱截面温度分布有显著影响,升温时间相同时,四面受火、三面受火、两面受火、单面受火试件截面相同位置处所经历的最高温度依此降低;距试件表面距离相同时,型钢翼缘外侧受火面温度比型钢腹板外侧受火面温度略高。受火方式、火灾荷载比、荷载偏心率、约束刚度比对升降温全过程下型钢混凝土柱轴向变形和轴力发展有显著影响,试件受热膨胀变形和降温压缩变形随受火面数的增多而增大;轴向膨胀变形随火灾荷载比的增大而减小,随荷载偏心率的增大而增大;荷载比越大,试件由轴向拉伸状态转为轴向压缩状态的时间越短,压缩程度越高。定义试验实测轴力与初始施加轴力的比值为轴力变化系数,四面受火、三面受火、两面受火、单面受火时,试件升降温后期的轴力变化系数依此递减,轴力变化系数峰值随荷载偏心率和轴向约束刚度比的增大而增大,随火灾荷载比的增大而减小。     

具有端部约束的碳纤维布加固混凝土梁耐火性能试验研究

在ISO834标准升温条件下,开展了具有端部约束的7根碳纤维布加固混凝土梁和1根未加固混凝土梁的耐火性能试验,考察了梁端轴向和转动约束、防火涂料厚度、荷载比等参数对约束梁高温变形及内力的影响。试验结果表明:约束梁的轴向变形最大值随轴向约束刚度比和防火涂料厚度增大而减小,附加轴力最大值随轴向约束刚度比增加或防火涂料厚度减小而增大,梁端附加弯矩最大值随防火涂料厚度减小而增大,但防火涂料厚度在10~20mm范围内变化时影响幅度有限;降温后约束梁的附加轴力仅少量恢复,梁端附加弯矩却较大幅度回落;与非加固梁相比,加固梁的梁端附加弯矩最大值不仅数值更小,而且出现时刻明显偏晚。     

轴向约束PEC柱-组合梁节点抗火性能研究

建立轴向约束PEC柱-组合梁节点(绕强轴)有限元模型,分布其火灾下的温度场分布及力学性能,研究柱上火灾荷载比、梁上火灾荷载比、轴向约束刚度、梁柱线刚度比对节点抗火性能的影响。结果表明,下部受火条件下,节点区温度由上到下、由外到内呈递减趋势,梁截面温度从混凝土板顶到钢梁下翼缘呈减小趋势;破坏时节点整体变形呈"飞机型",梁端下翼缘出现局部屈曲;随梁上火灾荷载比、梁柱线刚度比的增加,节点转角陡增对应时间缩短;柱上火灾荷载比、轴向约束刚度对节点转角的影响不显著。     

轴向约束钢筋混凝土柱火灾后剩余轴压性能的试验研究

实际结构中钢筋混凝土柱在遭受火灾作用时会受到相邻构件的约束作用,其内力在升降温过程中是不断变化的。由于火灾后钢筋混凝土结构经修复加固大多仍可继续服役,积极开展约束柱火灾后的剩余性能研究是必要的。本文进行了16根轴向约束钢筋混凝土柱(方形柱、十字形柱、T形柱和L形柱各4根)标准火灾作用后剩余轴压刚度和承载力的试验研究。研究结果表明:(1)钢筋混凝土柱的剩余轴压刚度随着受火时间的增加逐渐减小;(2)受火时间相同时,钢筋混凝土柱的剩余极限承载力随着初始轴压比的增大而减小,同时随着轴向约束刚度比的增大而增大,最大增幅10%左右;(3)受火时间相同时,柱剩余轴压刚度从大到小依次为十字形柱>T形柱>L形柱;(4)受火时间约90min和110min时,不同试件的承载力折减系数大致分别为0.4～0.5和0.33～0.43。     

高层CFST斜交网格筒结构延性影响因素分析

高层CFST斜交网格筒结构体系具有较大的水平侧向刚度,可以大幅减少水平荷载作用下的结构水平位移响应,其结构的延性性能也备受关注.据此,为了研究斜柱的径厚比、轴压比,结构的高宽比以及是否设置屈曲约束支撑对高层CFST斜交网格筒结构的延性影响,并基于Pushover方法分析其对结构延性的影响程度.研究表明:随着斜柱径厚比增大,结构侧向位移和层间位移角减小,结构延性系数减小.斜柱轴压比越大,结构侧向位移和层间位移角越小,结构延性系数越小.结构的高宽比越大,结构侧向位移越大,结构延性系数越小.在结构模型构件截面尺寸保持一致的情况下,设置屈曲约束支撑可大幅提高结构延性,建议视工程具体情况合理设置局部屈曲约束支撑.