钢管-型钢混凝土柱耐火性能有限元分析

随着建筑结构的发展,钢混结构作为现代装配式建筑的主要形式之一,其耐火性能对建筑结构的整体能力影响重大。根据已有的试验研究,利用有限元分析软件ABAQUS构建了钢管-型钢混凝土柱的热-力耦合本构模型,分析了在ISO-834标准升温曲线下不同轴压比、偏心率、长细比和截面边长对钢管-型钢混凝土柱耐火极限的影响。模拟结果表明：构件耐火极限随着轴压比、偏心率和长细比的增加而降低;而在相同受火和荷载条件下,构件耐火极限随着截面边长的增加而增加。     

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。     

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。     

钢管高强混凝土轴压柱耐炎极限的试验研究

通过对5个圆形截面钢管高强度混凝土（以下简称钢管高强混凝土）柱的耐火试验,研究钢管高强混凝土柱在标准温升曲线下的力学性能和耐火极限。试验研究结果表明,钢管高强混凝土柱具有较好的耐火性能,在柱子外围只需进行适应的防火涂料保护,即可达到《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）对柱结构所要求的耐火极限。     

方钢管约束型钢混凝土短柱抗震性能试验研究

进行了3个剪跨比为1.5的方钢管约束型钢混凝土短柱和1个相同用钢量的型钢混凝土对比试件的拟静力试验研究,试件的主要变化参数为轴压比(0.3,0.4和0.5)。试验结果表明：轴压比为0.3的方钢管约束型钢混凝土柱的破坏模式为弯曲破坏,而轴压比为0.4和0.5的方钢管约束型钢混凝土柱的破坏模式为剪切破坏和粘结破坏相结合。相同用钢量条件下,方钢管约束型钢混凝土短柱的受剪承载力、延性、层间变形能力和耗能性能明显优于型钢混凝土柱。随轴压比的增加,方钢管约束型钢混凝土短柱的受剪承载力提高,但延性和极限变形能力降低。对钢管的弹塑性应力分析结果表明：水平荷载施加过程中,发生弯曲破坏试件的钢管不屈服,而发生剪切破坏试件的钢管在下降段屈服。图8表2参13     

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。     

钢管混凝土柱耐火性能研究初探

本文阐述了钢和混凝土柱耐火研究的内容和方法以及近年来取得的成果，其中主要包括耐火极限和耐火保护层厚度的计算，并给出计算公式，可供工程设计人员参考。     

高温后方钢管型钢混凝土短柱轴向力学性能研究

为探究加热时间、钢管宽厚比和型钢含钢率等参数对火灾后方钢管型钢混凝土短柱力学性能的影响,对9根未经加热和12根加热不同时间后的短柱进行轴向静力荷载试验.通过分析荷载-轴向应变曲线,讨论了高温后试件的剩余承载力、延性及刚度退化的变化规律,最后提出了常温下方钢管型钢混凝土短柱极限承载力的计算公式.结果表明:所有试件均为鼓曲破坏,鼓曲处混凝土局部发生破碎,但其核心混凝土仍保持为一个整体.试件高温后的剩余承载力随加热时间先小幅增加后稳步下降;其下降幅度随着型钢含钢率的增加而减小,当含钢率接近9％时基本保持不变.延长加热时间可以提高试件的延性,试件加热130 min后延性系数约提高71％.增加内外含钢率比及加热时间能够减缓试件刚度退化的速率.基于提出公式所得的计算承载力与试验结果较为一致,可应用于工程实践.     

高温后方钢管型钢混凝土短柱轴向力学性能研究

为探究加热时间、钢管宽厚比和型钢含钢率等参数对火灾后方钢管型钢混凝土短柱力学性能的影响,对9根未经加热和12根加热不同时间后的短柱进行轴向静力荷载试验.通过分析荷载-轴向应变曲线,讨论了高温后试件的剩余承载力、延性及刚度退化的变化规律,最后提出了常温下方钢管型钢混凝土短柱极限承载力的计算公式.结果表明:所有试件均为鼓曲破坏,鼓曲处混凝土局部发生破碎,但其核心混凝土仍保持为一个整体.试件高温后的剩余承载力随加热时间先小幅增加后稳步下降;其下降幅度随着型钢含钢率的增加而减小,当含钢率接近9％时基本保持不变.延长加热时间可以提高试件的延性,试件加热130 min后延性系数约提高71％.增加内外含钢率比及加热时间能够减缓试件刚度退化的速率.基于提出公式所得的计算承载力与试验结果较为一致,可应用于工程实践.     

高温后方钢管型钢混凝土短柱轴向力学性能研究

为探究加热时间、钢管宽厚比和型钢含钢率等参数对火灾后方钢管型钢混凝土短柱力学性能的影响,对9根未经加热和12根加热不同时间后的短柱进行轴向静力荷载试验.通过分析荷载-轴向应变曲线,讨论了高温后试件的剩余承载力、延性及刚度退化的变化规律,最后提出了常温下方钢管型钢混凝土短柱极限承载力的计算公式.结果表明:所有试件均为鼓曲破坏,鼓曲处混凝土局部发生破碎,但其核心混凝土仍保持为一个整体.试件高温后的剩余承载力随加热时间先小幅增加后稳步下降;其下降幅度随着型钢含钢率的增加而减小,当含钢率接近9％时基本保持不变.延长加热时间可以提高试件的延性,试件加热130 min后延性系数约提高71％.增加内外含钢率比及加热时间能够减缓试件刚度退化的速率.基于提出公式所得的计算承载力与试验结果较为一致,可应用于工程实践.     

钢筋混凝土保护钢管混凝土短柱火灾后力学性能研究

研究钢筋混凝土保护钢管混凝土短柱火灾后的力学性能,建立有限元模型分析其火灾后的轴压承载力和轴向刚度,采用试验验证的有限元模型分析了主要影响因素.提出了钢筋混凝土保护钢管混凝土短柱火灾后轴压承载力和轴向刚度的计算方法.研究结果表明:(1)钢筋混凝土保护钢管混凝土短柱火灾后的轴压承载力和轴向刚度明显下降,随着受火时间的增加...     

钢管钢纤维高强混凝土短柱轴心受压试验研究

对7根圆钢管钢纤维高强混凝土短柱和3根圆钢管高强混凝土短柱进行了轴心受压试验,研究钢纤维掺量、含钢率和混凝土强度等级对钢管钢纤维高强混凝土短柱受力性能的影响。研究结果表明：随着钢纤维体积掺量的增加,钢管钢纤维高强混凝土短柱的延性逐渐增大,承载力略有提高;随着含钢率的增加,钢管钢纤维高强混凝土短柱的承载力和延性均增大;随着混凝土强度等级的增加,钢管钢纤维高强混凝土短柱的承载力增大,延性逐渐降低;掺入钢纤维对钢管高强混凝土短柱的破坏模式几乎没有影响。最后给出了钢管钢纤维高强混凝土短柱承载力计算式。     

超高强混凝土型钢组合柱抗火性能试验研究

为研究型钢保护层厚度、柱截面尺寸、荷载比、长细比和箍筋间距对超高强混凝土型钢组合柱高温承载力的影响,开展了14根纤维增强120 MPa混凝土型钢组合柱在ISO 834标准升温曲线下的承载力试验.组合柱高温破坏现象和竖向位移历程表明:体积掺量0.15％的聚丙烯纤维能够有效防止超高强混凝土的高温爆裂;随着长细比的增加,组合...     

内置钢骨组合L形截面钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

为提高异形截面钢管混凝土柱的轴压承载力,提出内置钢骨组合异形截面钢管混凝土柱。考虑套箍指标、配骨率等参数的影响,设计制作12个内置钢骨组合L形截面钢管混凝土短柱及3个未配置钢骨的组合L形截面钢管混凝土短柱两类试件;通过轴心受压试验,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-纵向应变曲线和承载力,分析各参数对试件力学性能的影响,并对比两类组合柱轴压性能的差异。在试验研究基础上,参考国内外相关规范,提出内置钢骨组合L形截面钢管混凝土短柱轴心受压承载力计算式。研究表明,内置钢骨组合L形截面钢管混凝土短柱轴压承载力高,增大套箍指标和配骨率可以明显提高试件承载力,所提出的承载力计算式可供工程设计参考。     

钢管混凝土柱火灾后力学性能理论分析

在介绍了钢材和混凝土两种材料受高温后的本构关系的基础上，进行数值模拟得出了高温后核心混凝土的σ-ε关系曲线，经过参数分析得出影响火灾后钢管混凝土压弯构件残余承载力的主要因素，最后得出了轴压弹性模量和轴压强度承载力的简化计算公式。     

T形钢管混凝土柱-钢梁平面框架抗震性能研究

为研究T形钢管混凝土柱-钢梁框架抗震性能,进行了两榀T形钢管混凝土柱-钢梁平面框架拟静力试验,探讨了柱轴压比对框架滞回性能的影响。试验结果表明,框架在往复荷载作用下均呈理想的梁铰破坏机制;随着水平位移荷载的增大,框架滞回曲线渐趋饱满,最终框架正负向位移延性系数均大于4.0,满足建筑结构抗震延性需求;随着柱轴压比增大,其耗能能力提高,但框架的延性下降。提出了该类框架的简化三折线恢复力模型,可为T形钢管混凝土柱-钢梁框架的深化研究及工程设计提供参考。     

钢管自应力自密实高强混凝土中长柱受压性能试验研究

为提高钢管内混凝土的密实度,减小混凝土的收缩,以保证钢管与混凝土更好地工作,满足实际工程需要,文中提出采用钢管自应力自密实高强混凝土柱,考虑初始自应力、长细比和混凝土强度等因素的影响,设计制作16个钢管自应力自密实高强混凝土中长柱试件,通过轴心受压试验,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-纵向变形曲线、荷载-挠度曲线和极限承载力,分析了各参数对试件轴心受压力学性能的影响。研究表明：大部分中长柱的破坏形态均为弯曲失稳破坏;初始自应力提高5MPa,钢管自应力自密实高强混凝土中长柱极限承载力提高19%,并改善了延性;长细比由5增大至12,试件的极限承载力降低16.9%;混凝土强度提高36.3%,钢管自应力自密实高强混凝土中长柱极限承载力提高16.3%。基于试验结果,参考国内相关规范,建立钢管自应力自密实高强混凝土中长柱轴心受压稳定承载力计算公式,可供工程设计参考。     

Experimental research on seismic behavior of steel reinforced concrete cross-shaped column

为了研究钢-混凝土组合十形柱的抗震性能,设计了6个钢-混凝土组合十形柱和1个普通钢筋混凝土十形柱并进行低周反复加载试验,得到其荷载-位移滞回曲线和骨架曲线,并分析其承载力和延性等抗震性能指标,研究配钢形式和轴压比对其抗震性能的影响。研究表明：与普通钢筋混凝土柱相比,钢-混凝土组合十形柱的滞回曲线更为饱满,承载力、变形能力和延性均有显著提高;“T形钢+方钢管”配钢试件在承载力、变形能力和延性等方面均优于实腹式配钢试件;当轴压比在0.19~0.34之间增加时可以提升试件的延性,当轴压比增大至0.34以后,延性开始下降;和实腹式配钢试件相比,“T形钢+方钢管”配钢试件中型钢的作用发挥得更合理,抗震性能更优。     

钢管再生混凝土轴压长柱试验研究及力学性能分析

设计5个圆钢管再生混凝土长柱和5个方钢管再生混凝土长柱,对其进行轴压静力单调加载试验,考虑截面形式、再生粗骨料取代率、长细比3个变化参数,观察试件受力的全过程和破坏形态,得到试件屈服应变、峰值变形、承载力等重要特征点数据,绘制出荷载-变形、荷载-应变、轴压刚度-变形等关系曲线,并分析变化参数对试件承载力的影响规律,采用相关规程计算2种截面形式的钢管再生混凝土轴压长柱的承载力以及在正常使用极限状态下的刚度。试验研究和计算结果表明：钢管再生混凝土轴压长柱受力过程均经历了弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段,破坏形态主要有材料强度破坏和弹塑性失稳破坏;再生粗骨料取代率对钢管再生混凝土轴压长柱的承载力影响不大;长细比对圆钢管再生混凝土试件承载力影响较大,随长细比的增加,试件的承载力逐渐降低,而对方钢管再生混凝土试件承载力影响较小。基于计算结果,给出了2种截面形式的钢管再生混凝土轴压长柱的承载力及轴压刚度的设计建议。研究结果可为钢管再生混凝土结构的进一步研究和推广应用提供参考。     

波形钢板钢管混凝土柱试验研究

进行了以长细比和偏心率为参数的共22根波形钢板钢管混凝土柱的试验。对试件的荷载-挠度曲线、极限承载力、柱肢钢管和波形钢板的应变等进行了分析。试验结果表明,波形钢板钢管混凝土柱的受力性能与钢管混凝土格构柱相近,随着长细比与偏心率的增大,波形钢板钢管混凝土柱的极限承载力显著降低,而长细比和偏心率对其极限承载力的影响基本上是相互独立的,可采用双系数乘积公式计算。波形钢板钢管混凝土柱应考虑剪切变形对极限承载力及挠曲变形的影响,但由于波形钢板抗剪刚度要大于钢管混凝土格构柱的缀管,因而其剪切变形所引起的附加挠度对极限承载力的降低影响较钢管混凝土格构柱小。在实腹式截面杆件稳定荷载计算的基础上,提出了考虑剪切变形影响的波形钢板钢管混凝土柱稳定系数的计算方法。