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。     

钢管混凝土叠合柱耐火性能研究

为研究钢管混凝土叠合柱火灾下的温度特性和力学性能,进行了4个钢管混凝土叠合柱试件的耐火极限试验,分析了试件在试验中的温度场分布、耐火极限、轴向变形和失效模式;基于ABAQUS有限元分析软件建立钢管混凝土叠合柱温度场和火灾下力学性能分析模型,模型分析结果与试验结果符合较好;在此基础上,利用该模型对影响钢管混凝土叠合柱耐火性能的主要参数进行分析。研究结果表明:钢管外的混凝土显著延缓了热量向钢管及其内部核心混凝土的传递,核心钢管混凝土部分承载力损失较小;由于各部分材料之间的相互作用,延缓了核心混凝土的损伤,避免钢管的局部屈曲,也使得破坏时钢管混凝土叠合柱仍具有较好的整体性;轴压比、截面尺寸、截面核心面积比和长细比是影响钢管混凝土叠合柱耐火极限的主要因素;基于此类参数提出钢管混凝土叠合柱耐火极限的实用计算式,与有限元分析结果和试验结果均符合较好,可为实际工程中该类构件的抗火设计提供参考。     

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。     

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。     

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。     

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     

钢管混凝土柱耐火性能简化计算方法的分析研究

在构件截面温度场计算的基础上提出不同截面形状、轴压、偏压、钢管混凝土柱耐火性能的简化计算方法，计算结果与试验结果近似。     

钢管混凝土轴心受压柱耐火极限分析

用大型有限元软件ABAQUS建立钢管混凝土柱三维有限元模型，采用热-力耦合的方法进行轴心受压柱耐火极限的非线性瞬态分析。采用参数化手段，得出各参数对耐火极限的影响，并归纳出耐火极限公式。     

高层钢管混凝土柱-钢梁平面框架抗火性能研究

利用有限元分析软件ABAQUS,对高层钢管混凝土柱-钢梁组合框架不同区域发生火灾的情况进行数值模拟,研究高温下各构件的温度场分布以及不同区域框架受火时的变形情况、耐火极限、应力分布状况。结果表明：在考虑楼板有利作用下,钢梁上翼缘的温度最低;高层建筑的底层变形最大、耐火极限最短、钢管的应力最集中、核心混凝土处于全截面受压状态。     

钢管混凝土柱抗火性能浅析

介绍了钢管混凝土柱的特点及其抗火性能研究的必要性,分析其抗火性能机理及其主要的影响因素,包括截面尺寸、含钢率、长细比、保护层厚度、边界条件、受火情况等,提出了进行钢管混凝土结构构抗火性能研究的几个关键问题。     

型钢-钢管混凝土柱耐火性能试验研究

通过8个组合柱短试件的温度场测试和10个组合柱长试件的耐火性能试验,研究了ISO 834标准升温曲线下型钢-钢管混凝土柱的温度场分布和耐火极限。试验参数包括截面形状、受火方式、轴压比和配骨指标。试验结果表明：配置型钢后钢管混凝土柱截面内升温速率会略有提高,内置型钢对截面温度场分布影响不大,但是钢管混凝土柱的耐火极限会大幅度提高;以四面受火的方形截面试件的耐火极限为参照,三面受火时耐火极限变化不大,两面受火和单面受火时耐火极限大幅度提高,圆形截面试件1/2表面受火时耐火极限亦明显提高;轴压比从0.3增大到0.4时,试件耐火极限显著降低。经过合理的设计,无防火保护的型钢 钢管混凝土柱可以达到3 h的一级耐火极限要求。     

Fire performance of stiffened concrete filled double skin steel tubular columns

A major deficiency of the concrete-filled double skin steel tube (CFDST) columns in fire exposure is the inadequate steel-concrete interface bonding leading to separating concrete and steel surfaces at elevated temperatures and triggering buckling failure of the columns. To improve interface interaction as well as postpone overall buckling, it is proposed in this study to use longitudinal steel stiffeners in CFDST columns. Different patterns of stiffeners including six, four and two number of stiffeners embedded in the interior or exterior surfaces of the inner or outer tubes are considered in the analysis. A sequentially-coupled thermal-stress analysis procedure is conducted to evaluate the effects of different patterns of stiffeners on the fire performance of these columns. One of the novelties of the current study is the incorporation of the confinement effects of both inner and outer tubes on the compressive strength of concrete at elevated temperatures which gives a realistic prediction of the fire resistance behavior of the CFDST columns. From the results, it is found that among the different patterns studied, stiffeners embedded in the exterior surface of the inner tubes or interior surface of the outer tubes enhancing steel-concrete interface interaction have a determinant role in much-improving fire endurance of the columns. With increase in the load ratio fire resistance of the specimens decreases drastically. The stiffeners strength and concrete strength have minimal effect on the fire performance of the stiffened CFDST columns. The conclusions, drawn from this study, can in turn, lead to the suggestion of some guidelines for the design of CFDST columns.     

Mechanical behavior of concrete filled double skin steel tubular columns under cyclic pure torsion

为研究中空夹层钢管混凝土柱在扭矩作用下的滞回性能,以截面形式和空心率为主要参数,开展了4个中空夹层钢管混凝土柱试件在扭矩作用下的拟静力试验,得到了中空夹层钢管混凝土柱在往复扭矩作用下的破坏模式和扭矩-转角关系曲线。试验结果表明：中空夹层钢管混凝土柱在往复扭矩作用下的扭矩-转角滞回曲线较为饱满,没有出现“捏拢”现象,卸载刚度与初始弹性刚度接近,具有较好的耗能能力。往复扭矩作用下,圆形截面中空夹层钢管混凝土柱的扭转性能较方形截面中空夹层钢管混凝土柱更优。在截面外轮廓形状和尺寸相同的条件下,空心率对中空夹层钢管混凝土柱在往复扭矩作用下扭转性能的影响不大。     

方钢管混凝土柱-钢梁框架耐火性能分析

研究方钢管混凝土柱-钢梁框架结构的耐火性能。基于有限元方法,分析了GB/T 9978（同ISO-834）加热条件下,带有混凝土楼板的方钢管混凝土柱-钢梁单向螺栓连接框架结构的温度分布、耐火时间和破坏模式,并对有限元模拟结果进行了试验验证,在试验结果基础上采用有限元方法分析了方钢管混凝土柱构件与方钢管混凝土框架柱的耐火极限差异。研究结果表明：与方钢管混凝土框架柱的其他区域相比,方钢管混凝土框架柱节点区的温度相对较低;根据本文建议的框架结构判定准则,当单向螺栓节点连接可靠,随着作用在柱和梁上荷载水平的变化,柱破坏模式和梁破坏模式是方钢管混凝土柱-钢梁框架的主要破坏模式;当框架梁上不施加荷载,只对框架柱起到约束作用,其他条件相同时,方钢管混凝土框架柱的耐火极限大于两端铰接柱构件的耐火极限,但小于一端固接一端铰接支撑柱构件的耐火极限。     

Fire safety design method of circular steel tube confined reinforced concrete columns

对于钢管约束钢筋混凝土柱抗火性能的研究,目前尚无抗火设计方法可供参考。实际工程中大多借鉴钢筋混凝土柱或钢管混凝土柱的抗火设计方法,但由于钢管约束钢筋混凝土柱的受力机理与二者不同,其耐火极限存在明显差异。为此,提出了火灾下圆钢管约束钢筋混凝土柱的耐火极限计算方法,分析了荷载比、长细比等因素对耐火极限的影响,并与钢筋混凝土柱和钢管混凝土柱进行了对比。研究表明：荷载比对圆钢管约束钢筋混凝土柱的耐火极限影响显著,荷载比越大,耐火极限越低;长细比、截面尺寸等因素对荷载比较小的构件影响显著。圆钢管约束钢筋混凝土柱的耐火极限为相同条件下钢筋混凝土柱的14.4%~66.0%,荷载比越大,两种构件的差异越大,按照钢筋混凝土柱的防火设计方法对圆钢管约束钢筋混凝土柱进行防火设计,结果偏于不安全;与钢管混凝土柱相比,钢管约束钢筋混凝土柱具有更高的耐火极限,是钢管混凝土柱的1.0~3.0倍。     

复合实腹式钢管混凝土柱的研究进展及设计探讨

复合实腹式钢管混凝土柱是一种配置双层钢管的混凝土柱,这种新型结构充分利用了混凝土材料与钢材各自的优点,内置钢管能够有效约束混凝土。本文系统介绍了复合柱的研究背景及进展,并对复合柱的设计进行了简要探讨,为今后的工程及科研人员提供参考。     

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...     

圆钢管及钢管混凝土柱的抗火设计

分别对圆钢管、钢管混凝土、中空夹层钢管混凝土柱进行了抗火设计,并对结果进行比较分析。结果表明,在较高荷载比下柱的耐火极限不能满足实际要求,必须进行防火保护。在相同条件下,耐火极限从大到小排序为:圆钢管混凝土、中空夹层钢管混凝土、钢管柱。在一级耐火等级下,钢管混凝土柱和中空夹层钢管混凝土柱需要厚涂型钢结构防火涂料的厚度可比钢管柱分别少55%和18%以上。随着荷载比的减小或截面尺寸的增加,柱的耐火极限提高,需要的保护层厚度减小。对于钢管混凝土柱,若采用水泥砂浆保护层,其厚度是防火涂料的3倍及以上。