四面受火钢筋混凝土柱抗火性能分析

给出了一种计算四面高温下钢筋混凝土柱抗火性能的简化计算方法,计算中考虑了高温下柱的材料性能、力学性能和稳定性退化以及侧向挠度的影响．通过该方法能够比较准确地计算出不同温度下钢筋混凝土柱的抗火性能,与试验结果吻合较好．在此基础上,对四面受火柱截面抗火性能的各个影响因素进行了分析,得到结论为配筋率、钢筋屈服强度对柱的极限承载力影响不大,而混凝土保护层厚度、混凝土受压强度和截面尺寸则是影响钢筋混凝土柱极限承载力的主要因素．     

外包钢加固钢筋混凝土柱的抗火性能研究

利用有限元软件ABAQUS建立了外包钢加固钢筋混凝土柱的温度场和力学分析模型,应用钢筋混凝土柱的抗火试验数据对模型进行验证。采用验证后的模型分析了轴压比、偏心率、荷载比以及承载力提高系数对外包钢加固钢筋混凝土柱抗火性能的影响规律。分析结果表明:随着轴压比、荷载比和偏心率的增加,加固柱的耐火极限减小。对于轴心受压柱,承载力提高系数的增加对加固柱耐火极限影响很小;对于偏心受压柱,随承载力提高系数的增大加固柱的耐火极限增大,但增幅有限。在荷载比相同的前提下,偏心率对柱的耐火极限影响不显著。     

弯矩分布模式对约束PEC柱抗火性能的影响

在实际火灾中,结构中的柱子可能受到轴力和不同分布模式弯矩的共同作用。弯矩分布模式的不同将导致柱的抗火性能产生一定差异。考虑结构中柱的实际受力状态,建立了ISO-834标准升温条件下四面受火约束PEC柱有限元模型,分析了不同轴向约束刚度比、荷载比和偏心率等参数情况下弯矩分布模式对约束PEC柱抗火性能的影响。结果表明,荷载比和偏心率较小时,不同的弯矩分布模式对PEC柱的变形特征和轴力变化系数影响不大;随着荷载比和偏心率的增大,对弯矩分布模式的影响变大。在其他参数相同的情况下,均匀弯矩分布模式下柱的耐火极限最短;三角形弯矩分布模式和异号弯矩分布模式下PEC柱耐火极限差别不大。     

火灾作用下钢筋混凝土构件等效火灾荷载的计算

国内外混凝土规范中已明确给出计算构件耐火极限的方法,钢筋混凝土构件防火研究的主要目的是为进行钢筋混凝土构件的耐火极限研究.而在结构设计中,往往直接考虑的是荷载作用,为此提出一个新概念--等效火灾荷载,将火灾对结构的影响直接考虑成荷载作用.在确定了混凝土构件的截面温度场后,利用一种简化计算方法计算出钢筋混凝土构件的等效火灾荷载,进而计算出钢筋混凝土构件的耐火极限.在火灾中,作为结构最基本的构件梁柱可能受到单面或多面的火作用,这里仅介绍三面受火钢筋混凝土简支梁等效火灾荷载的计算,利用此法简单计算便可得出等效火灾荷载和耐火极限.     

十字形截面型钢混凝土异形柱抗火性能分析

建立了四周受火十字形截面型钢混凝土异形柱抗火分析有限元模型,采用钢筋混凝土异形柱试验数据验证了模型的合理性。应用验证后的模型分析了荷载比、含钢率、配筋率、偏心率、截面尺寸对型钢混凝土异形柱耐火极限的影响。分析表明,荷载比、偏心率、截面尺寸对耐火极限有较大的影响,荷载比、偏心率越大耐火极限越短,截面尺寸越大耐火极限越长;含钢率、配筋率对耐火极限的影响较小,耐火极限随含钢率的增加呈增大趋势,随配筋率的增加呈减小趋势。     

钢筋混凝土梁板结构的抗火性能有限元分析

整体式梁板结构的耐火性能是钢筋混凝土结构抗火性能评估的重要内容,而常规的分离式钢筋混凝土实体模型通常无法满足结构整体耐火计算的需要.在此采用大型通用有限元软件,建立了基于分层壳理论的钢筋混凝土梁板结构耐火分析的热力耦合计算方法,通过和已有的耐火试验进行对比,证明了该方法的有效性.在此基础上,分析了混凝土热膨胀系数、约束条件等对梁板结构耐火性能的影响,结果表明常规的采用单个构件的耐火评估方法并不能真实地反应结构整体的耐火性能,该工作可以为结构整体的耐火评估提供方法.     

耐火钢-混凝土简支组合梁抗火性能

为研究耐火钢-混凝土简支组合梁在火灾下的变形性能和耐火极限,基于有限元软件ABAQUS建立的分析模型分别对采用防火涂料和防火板保护的耐火钢-混凝土简支组合梁标准升温下的抗火性能进行模拟.分析了荷载比、防火保护层、材料强度、截面尺寸、混凝土楼板中纵向钢筋等因素对组合梁耐火极限的影响.结果表明:荷载比和防火保护层厚度是影响耐火钢-混凝土简支组合梁抗火性能最重要的两个因素.钢梁板件厚、翼缘宽等对耐火钢-混凝土组合梁的抗火性能有一定有利影响.材料强度、钢梁高和楼板厚、楼板宽和楼板中纵向钢筋直径对耐火钢-混凝土简支组合梁的耐火极限影响不大.同等条件下防火板比防火涂料具有更好的防火保护效果.当荷载比为0.5~0.7时,使用耐火钢替换普通钢后钢-混凝土简支组合梁的耐火极限提高35%~40%,可减小防火涂料厚度30%左右.采用中国规范(CECS 200:2006)中的方法计算耐火钢-混凝土简支组合梁的耐火极限,和有限元计算结果相比荷载比较小时偏保守.     

轴力作用下基于子结构模型的约束PEC柱耐火极限研究

利用有限元软件ABAQUS,建立了包含部分梁、柱的约束PEC柱子结构温度场和力学分析模型,应用约束PEC柱的抗火试验数据验证了模型的合理性。采用上述模型分析了轴力比、轴向约束刚度、约束梁跨度、柱长度以及梁上荷载大小对轴力作用下约束PEC柱耐火极限的影响规律,并建立了该类构件的耐火极限简化计算公式。结果表明,轴力比和柱长度对轴力作用下约束PEC柱的耐火极限有较大影响,而轴向约束刚度、约束梁跨度及梁上荷载的影响很小;轴力比是影响柱耐火极限的重要参数,耐火极限随荷载比的增大迅速降低。给出的耐火极限计算公式可供约束PEC柱耐火设计参考。     

圆钢管混凝土柱-预应力混凝土梁节点受剪性能有限元分析

采用大型通用有限元软件ABAQUS对圆钢管混凝土柱-预应力混凝土梁节点受剪性能分析得出的荷载-位移曲线、受剪承载力等与试验结果吻合较好,并深入探究节点受力过程中混凝土梁的裂缝发展机理,节点核心区内钢筋、环板、牛腿、抗剪环的应力分布情况,得出预应力在节点受力过程中对试件受剪性能的影响。在此基础上对试件进行了不同预应力的参数分析。结果表明:预应力提高了节点的开裂荷载,屈服荷载也有少许提高,节点的受剪承载力也得到了提高。     

改进型装配式钢牛腿节点抗火性能试验研究

为了解采用不锈钢螺栓和增设焊缝对装配式钢牛腿节点抗火性能的影响,进行了3个ASTM-E 119升温模式下改进型钢牛腿节点抗火性能试验,获得了钢牛腿的温度分布、节点变形、破坏形态和耐火极限.建立了节点抗火分析有限元模型,通过与试验数据对比验证了模型的准确性.研究结果表明:采用不锈钢螺栓和增设焊缝均能有效提高节点的耐火极限...     

高温下钢管约束型钢混凝土柱的受力性能

火灾下无防火保护的结构构件温度会迅速上升,从而造成钢材和混凝土的强度明显下降。为了研究火灾下钢管约束型钢混凝土柱的受力性能,考虑火灾下钢管约束型钢混凝土柱的不均匀温度分布及温度对材料力学性能的影响,提出了火灾下受轴心荷载作用的钢管约束型钢混凝土柱承载力的计算方法。利用有限元软件ABAQUS对提出的计算方法进行了验证,结果吻合较好。进而采用该计算方法对影响高温下承载力的参数进行了分析,研究表明：随着构件截面尺寸的增加以及混凝土强度和钢材强度的提高,构件的承载力逐渐增加,而钢管壁厚的改变对承载力并无太大影响。利用有限元软件ABAQUS分析了荷载比、构件尺寸、钢管壁厚等因素对构件耐火极限的影响,发现耐火极限随着荷载比和钢管壁厚的增加而减小,随着构件尺寸的增加而增大。     

钢筋混凝土与型钢混凝土分体柱的滞回性能试验研究

进行了8个试件的滞回性能试验研究,其中包括2个钢筋混凝土超短柱、2个型钢混凝土超短柱、2个钢筋混凝土分体柱和2个型钢混凝土分体柱;超短柱的剪跨比都为1,而分体柱的剪跨比都为3.试验结果表明,型钢混凝土超短柱的破坏模式为粘结破坏,因此与钢筋超短柱相比,构件的承载力、延性和变形能力并无显著提高.与超短柱相比,钢筋混凝土与型钢混凝土分体柱的延性和变形能力明显提高.随轴压比的提高,钢筋混凝土与型钢混凝土分体柱的延性与变形能力降低.相同轴力水平下,型钢混凝土分体柱的承载力、延性和变形能力明显优于钢筋混凝土分体柱.     

Behaviour of concrete filled steel tubular columns under fire

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碳纤维布约束型钢混凝土矩形柱轴压承载力

为了研究碳纤维布(CFRP)约束型钢混凝土矩形柱的轴压性能,对29个构件进行静力加载试验,考虑配筋率、预载水平、截面圆角半径和高宽比、纤维布加固率和加固方式共6个参数. 结果表明：所有约束柱均以核心区混凝土压碎和纤维布断裂为破坏标志;随着预载水平提高,布的有效拉应变不断减小,柱承载力降低;随着圆角半径增大和高宽比减小,纤维布环向应变更高且分布趋于均匀;随着加固率增加,柱破坏模式由弱约束转成强约束,纤维布加固效率降低;在同等用量布的加固下,当条带宽度和间距减小时,构件承载力增幅增加. 基于各因素对约束应力的影响,确定了区分大尺寸柱强弱约束模式的界限值;采用叠加法建立了多参数的约束型钢柱轴压承载力计算式.     

基于非线性有限元理论的钢管混凝土和钢筋混凝土力学性能研究

以非线性有限元理论为基础,对钢管混凝土与钢筋混凝土的力学性能展开分析,经过讨论和研究后发现,钢管混凝土的力学性能优于钢筋混凝土。钢管混凝土经过科学配比,其强度、耐久性、抗压能力均可以得到较大的提高,钢管混凝土将是建筑结构的新选择。     

基于正交试验的复合钢管混凝土轴压柱影响参数分析

采用ABAQUS有限元软件建立了外方内圆复合钢管混凝土轴压短柱的有限元模型,数值计算结果与相应的试验实测结果吻合较好.基于有限元数值模型和正交试验表的设计方法,设计了2水平7因子的正交试验表,以复合钢管混凝土试件的轴压承载力和单位长度工程造价的比值作为其力学性能影响参数的评价指标,根据正交试验结果的极差分析,确定了复合钢管混凝土评价指标诸因素的影响程度排列.通过对不同钢管壁厚和直径的分析,得到了极限承载力和荷载-应变关系曲线的变化规律,可为进一步的复合钢管混凝土结构分析和应用提供参考.     

三面受火小偏压SRC柱耐火极限试验

由于所处位置不同,结构中的柱有可能处于非四面均匀受火状态,受火边界的差异将导致柱耐火性能存在一定的差异.为认识三面受火型钢混凝土(SRC)柱的耐火性能,进行了两根ISO-834标准火灾作用下、三面受火(受拉侧不受火)SRC柱在小偏心荷载作用下的耐火极限试验,观察了试件破坏过程,获取了截面温度场分布、轴向变形-时间关系曲线、侧向变形-时间关系曲线及构件的耐火极限,分析了有关规律及机理.试验结果表明,混凝土爆裂(崩落)对截面温度场及构件耐火极限均有影响;荷载比和偏心率是影响高温下SRC偏压构件变形特征及耐火极限的重要因素.试验结果可供三面受火SRC柱耐火设计参考.     

圆钢管再生混凝土短柱计算方法

为了对圆钢管再生混凝土短柱的计算公式进行研究,建立了圆钢管再生混凝土轴压短柱有限元模型,并验证了模型的正确性.使用四种规范对13根圆钢管再生混凝土短柱有限元模型进行了计算分析,结果表明:规范ACI(2005)、规范ASIC(2005)和规范AIJ(1997)对于圆钢管再生混凝土轴压短柱的计算结果偏安全,但精确度较低;规范(GB 50936-2014)的计算结果不仅偏安全,而且计算精确度较高,但此规范未考虑骨料取代率的影响.对规范(GB 50936-2014)中的公式进行了修正,提出了修正系数θ,并验证了修正系数的正确性.     

矩形钢套筒约束混凝土轴心受压应力应变关系

进行了6个矩形钢套筒约束混凝土试件的轴心受压试验,试验结果表明：矩形钢套筒能够对其内部混凝土形成有效约束,显著提高混凝土受压峰值应力,使约束混凝土受压应力应变曲线的下降段更加平缓,有效改善混凝土的极限变形能力。在试验的基础上,通过对试验中钢套筒的应变和钢套筒内混凝土的受力状态进行分析,给出了矩形钢套筒对混凝土横向有效约束力的计算方法,借用Mander模型,进一步提出了受约束混凝土单轴受压应力应变计算模型。将计算模型与试验的钢套筒约束混凝土应力应变曲线进行对比,二者吻合良好。