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...     

钢管混凝土梁柱节点受力性能的试验研究

钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱节点的受力性能是影响钢管混凝土结构应用的关键问题．针对某电信枢纽中心的工程实践提出了穿心牛腿 环梁的新型节点构造形式，依据相似原理进行了静载及反复荷载下节点模型试验研究．试验研究表明，该节点传力路线明确，受力性能较好．根据试验结果改进后的新型节点已用于工程实践．     

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。     

钢骨-钢管混凝土轴压短柱模拟实验分析

目的提出钢骨-钢管混凝土组合柱的概念,消除钢骨混凝土组合柱内外部分不能够同时破坏的可能.方法应用有限元的方法,对含钢率不同的轴心受压钢管-钢骨混凝土短柱进行了模拟研究,并与实验情况进行比较.结果明确了钢管-钢骨混凝土柱的破坏特征,含钢率对承载力的影响,含钢率越大,构件的承载力及延性的也会相应的增加.结论钢骨-钢管混凝土组合柱具有很大的优势,能够克服钢管混凝土组合柱的不足.模拟计算与实验研究结果吻合较好.     

Y型圆钢管节点耐火性能的有限元分析

利用有限元软件ABAQUS对Y型圆钢管节点在恒载条件下的耐火性能进行了有限元分析。在已有试验研究成果的基础上,建立验证模型并与试验数据相比较,验证了建模方式的准确性和可靠性。根据Eurocode3中对钢材相关属性的描述,建立参数分析模型,分析比较了Y型圆钢管节点的几何参数θ,β,γ和荷载比n对管节点耐火性能的影响,发现随着荷载比的增大,节点的耐火性能大幅降低;相同荷载比条件下,β越大,其耐火性能越好;当荷载比很小的时候,θ越大,其耐火性能越好,但随着荷载比的增加,θ对节点的耐火性能影响变小;γ对于管节点的耐火性能基本没有影响;荷载比n越大,由于钢材膨胀产生的约束反力越小,但却远大于外荷载所引起的反力,严重影响Y型管节点耐火性能。     

钢筋混凝土构件在受火时的力学性能分析

在计算混凝土截面受火时温度场分布的基础上,用非线性有限元法对钢筋混凝土构件的防火承截力进行了计算,由此得到了其在受火时的时间变形全过程曲线并分析了不同参数对钢筋混凝土构件的防火承截力的影响,结果证明该方法能有效地用于分析钢筋混凝土构件和结构的防火性能.     

长期荷载作用对钢管混凝土叠合柱力学性能影响

为研究长期荷载作用对钢管混凝土叠合柱力学性能的影响规律,对考虑长期荷载作用影响时构件的荷载-变形曲线进行了全过程分析.基于合理的材料本构关系模型,采用有限元法建立了长期荷载作用下叠合柱力学性能分析模型,对长期荷载作用下叠合柱的工作机理以及影响叠合柱承载力的参数进行了细致分析.结果表明:考虑长期荷载作用影响时,叠合柱的承载力降低且对应的跨中挠度增大;随着截面含钢管率的增大,在长期荷载作用阶段,叠合柱中钢管混凝土承担由钢筋混凝土卸下荷载的比例增大;当长细比大于10时,随着长细比、外包混凝土强度的增大及截面含钢管率、截面配筋率的减小,长期荷载作用下叠合柱的承载力出现下降.     

型钢混凝土异形柱框架角节点的承载力及其有限元分析

为了研究型钢混凝土异形柱框架角节点的抗震性能,进行了四个模型试件的低周反复荷载试验.结果表明,型钢混凝土异形柱框架角节点的滞回曲线饱满,抗震性能良好.在试验研究的基础上,通过有限元软件ABAQUS对试件进行了模拟分析,并与试验结果进行对比.二者符合较好.进而对承载力的影响因素进行了分析.结果表明:在一定范围内,轴向压力能提高试件的抗剪承载力;随着配钢率的增大,试件的抗剪承载力逐渐增大,在轴压比较小时,抗剪承载力增幅较大,当轴压比较大时,抗剪承载力增幅较小;水平荷载合力作用点的位置对试件的抗剪承载力影响较小.     

钢管混凝土边框内藏钢桁架组合筒体弹塑性有限元分析

为了对钢管混凝土边框混凝土组合核心筒和钢管混凝土边框内藏钢桁架组合核心筒参数优化设计,在试验研究基础上,运用ABAQUS通用有限元分析软件,建立了有限元分析模型,对其在水平荷载作用下的力学性能进行非线性分析,研究了轴压比、高宽比、扭矩对筒体性能的影响.分析结果表明:随着轴压比的增大,筒体最大水平承载力呈先增加后减小的变化规律,延性变差;随着高宽比的增大,筒体延性增加,整体弯曲作用更加明显;随着扭矩的增大,筒体水平承载力呈下降趋势.     

复合钢管混凝土轴压短柱非线性有限元分析

基于ABAQUS非线性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,并进行了短柱受轴向荷载作用下的有限元模拟,轴压极限承载力和荷载-变形曲线的数值计算结果与相应的试验实测结果吻合较好.受压时,方形和圆形钢管分别对核心混凝土产生约束作用,使得复合钢管混凝土柱具有较好的延性和较高的剩余承载力.基于非线性有限元模型,开展了复合钢管混凝土轴压短柱在不同参数下的受力分析.通过试验和理论分析发现,一定壁厚情况下,随着内部圆钢管直径增大,复合钢管混凝土轴压短柱极限承载力和剩余承载力的变化先增大后减小.     

Unified bearing capacity model of confined concrete column subjected to axial compression

To better study the behavior of confined concrete,this paper presents the basic hypothesis of ultimate equilibrium of confined concrete and the unified yield criteria of confining material.Based on the static equilibrium condition and yield criteria of components,a unified bearing capacity model of confined concrete column is proposed,and a simplified calculating equation of the model is also given.The model captures the character of confined concrete column.Effects of the confinement effect ratio,the lateral confinement ratio,unconfined concrete strength and the properties of confining material on the bearing capacity of confined concrete column are carefully considered.The model may be applicable to the calculation of bearing capacity of steel-confined concrete,concrete filled steel tube and FRP-confined concrete.The predictions of the model agree well with test data.