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。     

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。     

钢管混凝土柱-组合梁单边螺栓连接框架耐火性能研究

为明确钢管混凝土柱-组合梁单边螺栓连接框架的耐火性能,采用有限元方法分析了ISO 834 标准升温曲线火灾作用下,圆形钢管混凝土柱-组合梁单边螺栓连接框架的温度场和耐火极限。研究结果表明：提出的简化的HB 螺栓模型可以有效地对圆形钢管混凝土-组合梁框架的耐火性能进行分析。钢管混凝土柱横截面混凝土的网格划分方法对于钢管混凝土柱-组合梁框架的耐火极限影响较小。当节点连接可靠时,钢管混凝土柱-组合梁框架达到耐火极限时的破坏模式主要有柱破坏模式和组合梁破坏模式。     

方钢管混凝土梁柱节点的发展及研究现状

方钢管混凝土结构以其优越的性能,在实际工程中得到了广泛的应用.节点是其研究的关键内容之一.综合国内外方钢管混凝土梁柱连接节点研究的相关资料,总结了方钢管混凝土梁柱节点的发展及研究现状.并对方钢管混凝土梁柱节点研究中存在的问题和亟待解决的问题进行了探讨.     

带保护层方钢管混凝土柱耐火极限的试验研究

通过对3个方钢管混凝土柱按ISO-834和GB9978-88规定的标准升温曲线升温作用下耐火极限的试验,研究带保护层情况下方钢管混凝土柱的耐火性能和耐火极限.试验研究结果表明,火灾下方钢管混凝土柱的性能和圆钢管混凝土柱类似.由于钢管和混凝土的共同工作,且核心混凝土具有较好的吸热性能,从而使方钢管混凝土柱具有较好的耐火性能,在柱子外围只需进行适当的防火涂料保护,即可达到<GB50045-95高层民用建筑设计防火规范>对柱结构所要求的耐火极限.分析结果还表明,钢结构柱防火保护层厚度的确定方法,不适合于方钢管混凝土柱.研究成果可为有关方钢管混凝土工程防火设计提供参考.     

火灾对钢管混凝土构件的性能影响分析

介绍了钢管混凝土的概念及耐火优势,阐述了其在火场中的受热原理,对火灾下及火灾后钢管混凝土构件的性能进行了分析,总结了影响其耐火性能的各种因素,并指出了钢管混凝土构件今后的研究方向。     

钢管超高性能混凝土柱耐火性能数值模拟与理论分析

为研究钢管超高性能混凝土在标准火灾下的受力性能和破坏机理,建立了钢管超高性能混凝土柱的耐火有限元模型,并重点对比分析了超高性能混凝土与部分其他类型混凝土的热工参数及高温下本构关系的不同对构件温度和耐火极限等的影响,结果表明:钢管超高性能混凝土构件的核心混凝土温度明显高于相应的普通钢管混凝土或钢管高强混凝土构件的核心混凝...     

薄壁型钢-混凝土梁柱节点抗火性能数值分析

使用ANSYS分析软件建立了薄壁型钢-混凝土梁柱组合节点在ISO-834火灾升温曲线下的有限元理论分析模型,对薄壁型钢-混凝土梁柱节点弯矩-时间曲线和节点耐火时间进行参数化分析。研究结果表明,荷载水平的大小对组合节点的耐火极限具有很大影响;然而当荷载水平保持不变时,防火保护层厚度则是另一个对梁柱组合节点的耐火极限有显著影响的重要因素,而其它参数如材料特性、构件几何尺寸等对梁柱组合节点耐火极限影响很小。     

偏心率对钢管混凝土芯柱的耐火极限影响分析

针对在高温环境下对T形钢管混凝土芯柱的耐火极限进行研究,利用有限元分析软件建立T形钢管混凝土芯柱的数值计算模型,探讨了T形钢管混凝土芯柱不同的偏心率对其耐火极限的影响规律,有限元数值计算结果表明:钢管混凝土芯柱具有良好的耐火抗火性能,而偏心率对耐火极限影响较大,偏心率越小,其耐火极限越高。     

钢管混凝土柱耐火性的试验研究

通过对7个钢管混凝土柱的耐火试验,研究钢管混凝土柱在标准升温曲线下的力学性能和耐火极限.试验研究结果表明,由于钢管和混凝土的共同工作,且核心混凝土具有较好的吸热性能,从而使钢管混凝土柱具有较好的耐火性能,在柱子外围只需进行适当的防火涂料保护,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.本文的研究成果可为钢管混凝土工程进行防火设计时提供参考.     

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。     

Fire performance of self-consolidating concrete filled double skin steel tubular columns: Experiments

An investigation into the fire performance of self-consolidating concrete (SCC) filled double skin tubular columns (CFDST) during the standard fire test is reported. Six full size SCC filled CFDST columns were designed for the fire tests. Detail failure modes of overall specimens and each component in the columns as well as temperatures, deformation and fire endurance were presented. Fire performance of the CFDST columns were studied through analysis of the limiting temperature of the outer tube, composite action between steel and concrete and effect of a number of parameters on the fire endurance. It showed that the limiting temperature in the CFDST columns is significantly higher than that in concrete filled steel tubular (CFST) columns or critical temperature in steel structural components. Strong evidence was found to prove the existence of composite action between steel and concrete in the CFDST columns during fire exposure. Effect of a number of parameters on the fire endurance of the composite columns was identified. Investigation into the fire performance of the columns also reveals possible solutions to improve the fire resistance of CFDST members.     

钢管再生混凝土柱承载力及抗火性能研究

通过试验和理论对空、实心钢管再生混凝土柱的极限承载力做了研究,研究表明,实心钢管再生混凝土短柱可以采用实心钢管普通混凝土短柱的极限承载力计算公式。空心钢管再生混凝土长柱的承载力与再生混凝土弹性模量有关。火灾试验表明,钢管再生混凝土长柱的耐火性能要优于钢管普通混凝土,根据试验提出了钢管再生混凝土柱耐火时间的计算公式。     

An analytical method to calculate temperatures of components of reverse channel connection to concrete filled steel section under fire conditions

The paper describes the development of an analytical model for calculating the temperatures of different components of reverse channel connections to concrete filled steel tubular sections. The proposed analytical model is based on the Lumped Capacitance Method and includes the calculation of the quantity of heat transferred at the interface between the steel tube and the concrete core. For unprotected connections, the connection is divided into two regions. One part of the connection is almost unaffected by the presence of the concrete core, on the contrary, temperature of the second part of the connection is significantly affected by the heat transfer at the steel/concrete interface. For protected connections, the entire connection is assumed to have the same temperature. Equivalent two-dimensional section factors are proposed for these connection parts. The analytical model is developed based on the results of extensive parametric studies under standard and different parametric fire conditions and validated against fire test results. The proposed analytical method is applicable to both fire protected and unprotected connections, including both the heating and cooling periods of the fire attack, and incorporating the effects of in-fill concrete.     

半刚性连接对钢管混凝土框架结构设计的影响

钢管混凝土框架结构中梁柱的连接往往是半刚性的,设计中把梁柱连接假定为完全刚接或完全铰接都是不合理的。探讨了半刚性连接对钢管混凝土框架结构内力、位移等的影响,导出了半刚性连接钢管混凝土框架结构在竖向荷载下梁端弯矩的求解公式,对水平荷载作用下标准反弯点高比计算公式进行修正,并提出了考虑半刚性连接的设计建议,可供工程设计人员参考。     

1截面形式对高温下钢管混凝土柱轴向加载性能的影响

钢管混凝土柱能够最大限度地发挥材料特性,现广泛用于建筑结构中。钢管混凝土柱承载能力高,能量吸收能力强,结构的抗火性能好。描述了含4种截面形式的一系列钢管混凝土柱在标准火下的抗火性能。按照以下方式将钢管混凝土柱分为三组:室温下截面强度相等、钢管截面面积相等、混凝土截面面积相等。采用ABAQUS软件分析组合柱的温度分布、临界温度和过火时间等情况。基于典型参数的分析和对比,讨论了不同截面形式钢管混凝土柱的温度分布和抗火性能。结果显示,圆截面钢管混凝土柱抗火性能最佳,接下来是椭圆截面、正方形截面和矩形截面。在该研究的基础上,给出了高温下钢管混凝土柱的简化设计方程。     

Shape effect on the behaviour of axially loaded concrete filled steel tubular stub columns at elevated temperature

Concrete filled steel tubular columns have been extensively used in modern construction owing to that they utilise the most favourable properties of both constituent materials. It has been recognized that concrete filled tubular columns provide excellent structural properties such as high load bearing capacity, ductility, large energy-absorption capacity and good structural fire behaviour. This paper presents the structural fire behaviour of a series of concrete filled steel tubular stub columns with four typical column sectional shapes in standard fire. The selected concrete filled steel tube stub columns are divided into three groups by equal section strength at ambient temperature, equal steel cross sectional areas and equal concrete core cross sectional areas. The temperature distribution, critical temperature and fire exposing time etc. of selected composite columns are extracted by numerical simulations using commercial FE package ABAQUS. Based on the analysis and comparison of typical parameters, the effect of column sectional shapes on member temperature distribution and structural fire behaviour are discussed. It shows concrete steel tubular column with circular section possesses the best structural fire behaviour, followed by columns with elliptical, square and rectangular sections. Based on this research study, a simplified equation for the design of concrete filled columns at elevated temperature is proposed.     

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。     

同跨受火时两层两跨组合钢框架抗火性能的试验研究

利用自行研制的火灾试验炉,对两榀两层两跨组合钢框架在同跨火灾作用下的性能进行了试验研究,火灾工况包括:梁、板、柱同时受火、节点不受火,梁、板受火而柱、节点不受火两种。试验中量测了各种工况的炉温,框架梁、柱及混凝土楼板中的温度分布及框架水平和竖向位移。结果表明:钢柱四面受火时,钢柱翼缘、腹板的温度相差很小;对于钢梁,除了与混凝土接触的上翼缘外,其余H型钢梁的裸露部分温度分布基本均匀;混凝土内部的温升一般滞后于钢梁,钢筋混凝土板对钢梁有约束作用,升温时混凝土限制钢梁的膨胀、降温时则限制钢梁的收缩,致使钢筋混凝土板中出现很多裂缝;组合梁的抗火性能明显优于钢柱,工程中应对钢柱和节点实施保护;钢框架未受火部分对受火部分约束很大,导致受火跨边柱与中柱的变形不对称,同样也产生了内力重分布。