相邻两面受火的方钢管约束钢筋混凝土柱耐火极限

运用ABAQUS有限元软件建立相邻两面受火的方钢管约束钢筋混凝土柱,并将计算结果与试验结果进行对比,两者吻合良好。通过模拟方钢管约束钢筋混凝土构件在相邻两面受火条件下的温度场和力学场,研究一定参数范围内长细比、含钢率、配筋率、荷载比、荷载偏心率等参数对构件耐火极限的影响,最后针对影响耐火极限的各项参数提出耐火极限简化计算式。研究表明:长细比、荷载比、荷载偏心率对试件耐火极限影响显著。含钢率与配筋率对构件耐火极限影响较小。     

相对两面受火的方中空钢管混凝土柱温度场分析

研究方中空钢管混凝土柱在相对两面受火方式下的抗火性能.利用ABAQUS软件建立相对两面受火方式下的方中空钢管混凝土柱的温度场分析模型,对比分析不同混凝土材料对构件温度场分布的影响.结果 表明受火时,构件内部存在明显的温度梯度,核心混凝土在受火条件下可以延缓构件内部钢管温度的升高,内钢管区域的材料性能保持较好.     

相对两面受火的方钢管约束型钢混凝土柱抗火性能

为研究相对两面受火的方钢管约束型钢混凝土柱的耐火极限,运用ABAQUS建立了ISO 834标准火灾作用下方钢管约束型钢混凝土柱的有限元模型,包括温度场分析模型和耐火极限分析模型,用已有的相关试验进行验证,并分析了截面温度场和力学性能的变化规律。在此基础上分析荷载比、计算长度、型钢含钢率、截面尺寸、混凝土强度等参数对构件耐火极限的影响规律。基于上述规律并结合大量计算结果定量给出了相对两面受火的方钢管约束型钢混凝土柱的耐火极限简化计算式。结果表明:荷载比和计算长度对构件耐火极限影响较大,随着荷载比和计算长度的增加,构件的耐火极限呈线性降低; 截面尺寸对构件的耐火极限影响较大,随着截面尺寸的增加,构件的耐火极限呈线性增加; 随着型钢含钢率的增加,构件的耐火极限增加并不明显; 耐火极限计算式计算精度良好,可为相对两面受火的方钢管约束型钢混凝土柱抗火设计提供参考。     

单面受火的方钢管约束钢筋再生混凝土柱耐火极限

为研究单面受火的方钢管约束钢筋再生混凝土柱的耐火极限,采用有限元软件ABAQUS建立了ISO-834标准火灾作用下单面受火的方钢管约束钢筋再生混凝土柱有限元模型,相关试验验证之后、分析了截面温度场和应力场的变化规律。在此基础上分析取代率、混凝土强度、荷载比、含钢率、荷载偏心率、荷载角、配筋率、截面尺寸和钢材强度等参数对构件耐火极限的影响规律。结果表明：荷载偏心率和荷载角对构件耐火极限影响较为复杂,当荷载角为180°时,荷载偏心率由0.2增加到0.4,构件耐火极限增加11.2%;当荷载偏心率为0.8时,荷载角由0°增到90°,构件耐火极限降低32.2%;荷载比和截面尺寸对构件耐火极限影响明显,当含钢率为5.33%时,荷载比由0.4增到0.5,其耐火极限降低37.1％;当钢材强度为Q345时,截面尺寸由200mm增到300mm时,构件耐火极限增加66.73%。基于上述规律并结合计算结果给出了单面受火的方钢管约束钢筋再生混凝土柱的耐火极限简化计算式,可为该类柱抗火设计提供参考。     

方钢管配筋混凝土柱耐火极限的计算

合理确定了高温下钢材和混凝土的热工参数和热-力本构关系,根据构件截面温度场分布,提出了计算火灾下方钢管配筋混凝土柱力学性能的理论分析模型,模型中考虑了钢材的高温蠕变、混凝土的瞬态热应变和高温徐变,计算结果得到了以往实验结果的验证。在此基础上,分析了配筋率和钢筋屈服强度对方钢管配筋混凝土柱耐火极限的影响规律。结果表明,对于专门考虑抗火作用钢筋的构件,配筋率1%～5%可比钢管素混凝土柱耐火极限提高约10%～60%,构件的耐火极限随钢筋屈服强度的增加而稍有增长。对于荷载比已包含钢筋受力作用的构件,配筋率和钢筋屈服强度对耐火极限的影响很小。     

方钢管混凝土柱耐火极限的理论研究

本文提出计算方钢管混凝土耐火极限的理论模型,理论计算结果和试验结果吻合得令人满意。在此基础上,分析了荷载,组成钢管混凝土的材料强度,构件截面含钢率、截面尺寸、长细比,荷载偏心率以及保护层厚度等参数对构件耐火极限的影响。     

方钢管混凝土柱耐火极限的理论计算模型

确定了高温下组成方钢管混凝土的钢材和核心混凝土的应力 -应变关系模型 ,在核心混凝土的应力 -应变关系模型中考虑了钢材和核心混凝土相互作用的约束效应。合理地确定了方钢管混凝土截面的温度场分布利用数值分析方法计算了方钢管混凝土的耐火极限 ,理论结果与试验结果对比 ,两者吻合较好。     

三面受火的矩形钢管混凝土柱受力机理与耐火极限

受火边界作为研究结构构件抗火性能的基本前提条件之一,对结构构件抗火性能有着显著影响。已有钢管混凝土柱相关研究多假设其四面均匀受火,则针对实际结构中可能出现的三面受火这一情况,对矩形钢管混凝土柱进行抗火性能理论研究。分析了三面受火的矩形钢管混凝土柱温度场和耐火极限,以及高温全过程的构件受力机理,且与四面受火的矩形钢管混凝土柱进行了对比分析。研究表明:三面受火时构件截面的整体温度比四面受火时有显著降低,且三面受火时耐火极限高于四面受火;三面受火构件在高温全过程中轴向变形趋势与四面受火类似,而侧向变形可能会发生反转。     

方钢管混凝土柱耐火极限影响因素分析

研究了方形截面钢管混凝土柱的耐火性能 ,分析了材料强度、构件截面含钢率、截面尺寸、构件长细比及荷载偏心距、保护层厚度等参数对构件耐火极限的影响。结果表明 ,材料强度、构件截面含钢率、荷载偏心距对方形截面钢管混凝土柱耐火极限的影响不大 ;截面尺寸、构件长细比对方形截面钢管混凝土柱耐火极限的影响较大 ,且截面尺寸越大 ,构件耐火极限越长 ,长细比越大 ,构件耐火极限越短。并指出可以通过涂以一定厚度的防火涂料保证方形截面钢管混凝土柱达到要求的耐火极限     

钢管混凝土柱耐火极限研究

钢管混凝土具有承载力高、耐火性能好等一系列优点,正被越来越广泛应用于高层建筑及其它工业建筑中。本文对火灾下钢管混凝土柱的力学性能进行了分析,采用纤维模型法建立了理论分析模型,计算了钢管混凝土柱在标准升温曲线下的耐火极限,并和以往的实验结果比较,二者符合较好。     

非均匀火灾作用下方钢管混凝土柱受力机理研究

对单面、相对两面、三面及四面火灾作用下方钢管混凝土柱截面的典型温度场及其分布规律进行分析,研究方钢管混凝土柱轴向/侧向变形-时间关系曲线,得到不同受火条件对方钢管混凝土柱抗火性能的影响规律。结果表明,相对两面和四面受火的柱截面温度场双轴对称,因而截面材料强度场、温度应变、温度应力也呈双轴对称分布,柱受力机理与常温情况下类似;对于单面和三面受火情况,由于柱截面温度场单轴对称,使得柱受力模式与常温情况不同,受火过程中柱先弯向受火侧,然后弯向背火侧。与温度梯度产生的非均匀的温度变形和材料强度偏心相比,受火面的多少在更大程度上决定了试件的抗火性能,即在绝大多数情况下,四面受火、三面受火、相对两面受火及单面受火的方钢管混凝土柱的耐火极限依次增大。但在某些特殊情况（如长细比λ<30）下,三面受火的方钢管混凝土柱的耐火极限可能小于其四面受火情况,此时如按四面受火对方钢管混凝土柱进行抗火设计,将存在安全隐患。     

中空夹层方钢管再生混凝土柱火灾后剩余承载力

为研究中空夹层方钢管再生混凝土柱火灾后剩余力学性能,运用有限元分析软件ABAQUS建立了ISO 834标准火灾作用后中空夹层方钢管再生混凝土柱的有限元模型,分析了截面温度场和应力场的变化规律。在此基础上分析了混凝土强度、钢材强度、计算长度、受火时间、空心率、混凝土取代率、偏心率等参数对构件火灾后剩余力学性能的影响;结合大量计算结果给出了中空夹层方钢管再生混凝土柱火灾后剩余承载力简化计算公式。结果表明:构件的火灾后剩余承载力随钢材强度和混凝土强度的增加而增加;构件火灾后剩余承载力随计算长度和受火时间的增加,总体呈降低趋势,当受火时间超过60 min时,构件火灾后剩余承载力急剧降低;空心率和混凝土取代率对构件火灾后剩余承载力影响较小,构件火灾后剩余承载力随空心率的增加而降低,随混凝土取代率的增加先增加后降低;构件火灾后剩余承载力随偏心率的增加而降低;所提公式计算精度良好,可为中空夹层方钢管再生混凝土柱抗火设计提供参考。     

内配圆钢管的钢骨混凝土柱火灾后剩余承载力研究

目前对于内配钢管的钢骨混凝土柱仍处于初步研究阶段,对其相对于普通钢骨混凝土组合结构、钢管混凝土结构和钢结构所表现出的常温及火灾后优良的力学性能更是研究甚少。通过建立合理的理论分析模型,并在模拟试验的基础上详细地分析了影响内配圆钢管的钢骨混凝土柱常温及火灾后受力机理及影响因素。     

矩形钢管混凝土柱的防火保护

简要介绍了关于火灾下矩形钢管混凝土柱力学性能的研究成果。对构件耐火性能的实验情况、影响耐火极限的重要因素和确定厚涂型方钢管混凝土保护层厚度的实用计算方法作了详细说明 ,并结合工程中矩形钢管混凝土柱的抗火设计实例 ,说明规程课题组提出的抗火设计方法的有效性。研究成果可为有关矩形钢管混凝土工程进行抗火设计时提供参考     

火灾下钢管混凝土柱承载力研究

参照日本规范,推导了适用于我国钢管混凝土柱的抗火验算公式,并对本文公式和按常用参数回归得到的公式进行了比较,最后采用对某大厦钢管混凝土柱进行了火灾下的承载力验算.2004年出版的《矩形钢管混凝土结构技术规程》CECS159：2004,给出了矩形钢管混凝土抗火验算方法,但关于圆形钢管混凝土构件目前尚无相应的抗火计算方法.     

火灾下双钢管混凝土复合短柱的性能与承载力计算方法

为研究双钢管混凝土复合短柱的耐火性能,建立了双钢管混凝土复合短柱精细化数值模型,在类似构件试验成果验证的基础上,开展其高温反应规律和耐火性能影响因素研究; 全面分析了内管径厚比、外管径厚比、内外管直径比等参数的影响,以及不同截面组合形式(内圆外圆、内方外圆和内圆外方)双钢管混凝土短柱的耐火极限。基于热传导分析理论推导双钢管混凝土短柱截面的温度场分布公式,并根据有限元模拟结果对公式进行修正; 最后基于温度等效原理进一步提出了火灾条件下双钢管混凝土短柱截面温度场的简化计算公式和承载力计算方法。结果表明:双钢管混凝土复合短柱具有较好的耐火性能,在直径不变时增大内钢管的厚度以及在厚度不变时增加内钢管的直径都有利于耐火极限的提高; 在荷载作用和含钢率相同的条件下,不同截面组合形式的双钢管混凝土短柱耐火极限相差不大,但总体上双圆钢管混凝土短柱的耐火性能偏优; 提出的温度场简化计算公式和基于等效温度的承载力计算方法与有限元结果相对误差都在15%以内。     

火灾后方钢管钢筋混凝土短柱承载力分析

在确定了ISO-834标准火灾作用后钢材和混凝土应力应变关系的基础上,首先利用ABAQUS有限元软件建立火灾作用后方钢管钢筋混凝土短柱温度场及力学分析模型,计算结果得到以往试验结果验证。然后分析了截面边长、配筋率、受火时间、含钢率、材料强度等参数对火灾作用后钢管钢筋混凝土短柱承载力的影响规律,结果表明,受火时间、截面边长是影响其承载力的主要因素。最后提出了火灾作用后方钢管钢筋混凝土短柱承载力的理论公式, 为其灾后修复和加固提供参考。     

火灾后锈蚀混凝土梁抗弯性能试验研究

为研究既有锈蚀混凝土结构受火后的残余力学性能,设计并制作了9根钢筋混凝土梁,通过电化学加速锈蚀的方法获得不同锈蚀程度(目标锈蚀率为5%和15%)的混凝土梁,然后按照ISO834标准升温曲线进行不同受火时间(1 h和2 h)的火灾试验,最后对所有混凝土梁进行静力加载试验。结果表明:锈蚀钢筋混凝土梁的破坏过程和模式与普通混凝土梁相似,表现为适筋弯曲破坏,相比普通梁,其荷载-挠度曲线会发生下移并表现出带裂缝工作阶段和破坏阶段特征,挠度变形也更大; 对于经历不同受火时间的混凝土梁,钢筋锈蚀均明显降低其屈服荷载,但常温下钢筋锈蚀对混凝土梁极限荷载的影响相对较小,火灾作用明显降低混凝土梁的极限承载力; 受火后微锈蚀梁的残余承载力变化规律与未锈蚀梁相似,钢筋锈蚀几乎不会削弱构件的抗弯承载力; 对于严重锈蚀梁,由于锈蚀引起截面削弱以及锈胀裂缝的影响,锈蚀混凝土梁在火灾下经历的最高温度更高,火灾后其残余极限承载力加速下降,相同受火时间下锈蚀率为13.5%的混凝土梁残余极限承载力比锈蚀率为6.2%的混凝土梁下降15.9%。     

长期荷载作用下方钢管混凝土压弯构件承载力简化计算

利用数值方法计算长期荷载作用对方钢管混凝土压弯构件的荷载 -变形全过程关系的影响 ,系统分析轴压比、长细比、截面含钢率、钢材和混凝土强度及荷载偏心率等因素对承载力的影响规律 ,提出考虑长期荷载作用影响时 ,方钢管混凝土压弯构件承载力折减系数的简化计算公式 ,可为工程实践提供参考。     

方形薄壁钢管混凝土柱的耐火性能研究

为研究薄壁钢管混凝土柱的耐火性能,进行4个方形薄壁钢管混凝土柱在标准升温曲线下的耐火试验。试验参数为荷载偏心率、是否设置加劲肋以及是否设置防火保护。基于试验结果,研究方形薄壁钢管混凝土柱在高温下的破坏模态、温度场分布和耐火极限,并将其耐火性能和普通钢管混凝土柱进行比较。试验结果表明,方形薄壁钢管混凝土柱具有较好的耐火性能。