火灾下钢管混凝土柱受热分析模型

建立火灾下钢管混凝土柱的受热分析模型以便于在抗火分析和防火设计中应用。首先基于传热学的基本理论确定了火灾下钢管混凝土柱与火场的热交换过程,然后根据能量守恒原理和热力学理论确定了钢管混凝土柱截面内的导热过程,推导了有限差分形式的截面温度场计算的基本方程,最后编制了数值计算程序来模拟钢管混凝土柱截面内的温度场。分析模型中重点考虑了水分和接触热阻对截面温度场的影响。数值程序的计算结果与试验结果符合得较好。     

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.     

矩形钢管混凝土截面温度场的试验研究

分别在日照和阴凉条件下对一个矩形钢管混凝土试件进行截面温度场连续的试验观测,并结合有限元方法,在实测温度数据基础上分析矩形钢管混凝土截面温度场的分布规律。结果表明:截面温度场在时间和空间上的非线性分布明显;测点越靠近截面中心点,温度越低且变化越缓和;截面温度场在日照作用下比阴凉条件下整体偏高;日照作用下截面靠近管壁点与中间点最大温差为5.2℃,阴凉处最大温差为3.2℃;靠近管壁点的最高温、最低温和最大温差均比中间点和气温高,其变化趋势与中间点和气温相近;有限元计算结果与实测结果相符。     

火灾下圆钢管混凝土柱温度场数值模拟

为研究圆钢管混凝土柱在火灾下的温度分布及火灾后的力学性能,利用有限元软件ABAQUS对火灾下圆钢管混凝土柱温度场进行计算和分析.分析结果表明,砂浆保护层的存在对内部钢管和混凝土有效地起到了阻火、隔热作用.采用有关试验数据与计算结果进行了对比,证明使用ABAQUS进行截面温度场的计算具有足够的精度,其方法是切实可行的.     

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.     

四面火灾方钢管钢骨混凝土柱截面温度场分析

为研究四面火灾作用下方钢管钢骨混凝土柱的抗火性能,在合理确定了混凝土和钢材热工参数的基础上,运用有限元软件ABAQUS建立了四面火灾方钢管混凝土的计算模型,并与以往试验结果进行对比,理论分析结果与试验结果吻合良好.在此基础上建立四面火灾作用下方钢管钢骨混凝土柱的截面温度场计算模型,在常用工程范围内,分析了升温时间、含钢...     

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。     

火灾时有防火保护层的钢管混凝土柱温度场分析及实用计算方法研究

用通用有限元分析程序对不同截面尺寸、不同涂料厚度的方形、圆形钢管混凝土柱火灾时的截面温度场进行分析，给出了温度场的简单表达式和相关参数，方法简单易行，计算结果与试验结果吻合良好。     

圆截面钢管混凝土拱水化热温度场试验研究

对一根圆截面钢管混凝土拱肋成型过程混凝土水化热作用下的结构温度场进行了连续的试验观测.在试验实测数据的基础上论述了水化热作用下钢管混凝土拱桥结构温度场的变化规律.试验结果表明:钢管混凝土拱肋截面尺寸不大,结构能够对环境温度有较快的反应,但是成型过程中水化热的影响仍不可忽视,拱肋的截面温度分布具有大体积混凝土温度场内高外低的特性.     

火灾下方形截面钢管混凝土柱的有效长度取值

通过数值模拟和试验两种方式 ,就钢管混凝土柱火灾下的实际有效长度进行了分析 ,同时阐述了长细比、连续方式、截面尺寸和轴压比对有效长度的影响。     

钢管混凝土柱受剪承载力试验

为建立钢管混凝土柱的受剪承载力计算式,完成了35根试件的静力加载试验。试件参数包括钢管壁厚、混凝土强度、剪跨比和轴压比。结果表明,剪跨比λ≤0.5施加轴压力的试件为剪切破坏,1.0≥λ>0.5施加轴压力的试件为剪弯破坏,λ≥0.5未施加轴压力的试件为弯曲破坏;试件有较大的变形能力;钢管混凝土柱的受剪承载力与轴压比、剪跨比有关。建立了由钢管、混凝土和轴压力三部分贡献组成的钢管混凝土柱受剪承载力计算公式,计算值与试验值符合较好,且偏于安全。     

火灾下钢管混凝土结构梁-柱节点温度场的有限元分析

在确定材料的热工性能参数,考虑水蒸气等影响的基础上,建立包括升温和降温段的火灾下钢管混凝土柱-钢梁或钢筋混凝土梁连接节点温度场的有限元计算模型。算例分析结果表明,有限元模型计算结果与试验结果总体上吻合较好。     

超高层矩形钢管混凝土柱太阳辐射下截面温度场分析

超高层结构常采用矩形钢管混凝土柱,在超高层结构施工中,矩形钢管混凝土柱一般会受到太阳直晒,强太阳辐射下,钢管表面温度可达到50~70℃,由于截面尺寸通常较大,钢管壁的四面和核心混凝土温度极不均匀,会影响钢管混凝土柱的受力。为了明确太阳辐射下钢管混凝土柱的截面温度场分布,研究了超高层主体结构施工阶段,矩形钢管混凝土柱在太阳辐射作用下温度场分布、壁面和混凝土温度变化规律、温差变化规律。分析发现:核心混凝土与钢管四个壁面温度差最大可达35.6℃,东西面钢管壁温差最大达25.6℃,极值温度和温差随截面尺寸增加而增加,但是边长大于1 000 mm后,极值温度和截面温差增幅变缓。     

中空夹层钢管混凝土轴压短柱火灾后剩余承载力的试验研究

对6个中空夹层钢管混凝土轴压短柱开展试验研究,试验的主要参数是截面形式(圆套圆、方套方和方套圆)以及受火与否。试验结果表明,受火后中空夹层钢管混凝土轴压短柱的承载力下降显著。在空心率相同的情况下,方套圆截面形式的试件其剩余承载力最高,而圆套圆截面形式的试件其延性最好。同时还可以发现,火灾后中空夹层钢管混凝土的轴压承载力下降幅度与传统的实心钢管混凝土接近。     

高温下钢管混凝土柱温度场分析

在合理地确定了火灾情况下钢管混凝土柱受火模型的基础上,应用有限元程序Ansys,对钢管混凝土的温度场进行了三维分析,理论计算结果得到试验结果的验证.其研究工作为进一步深入认识钢管混凝土柱在高温下的力学性能和耐火极限创造了条件.     

大直径圆钢管混凝土截面温度场分布的试验研究

为了研究温变对大直径圆钢管混凝土构件截面温度场分布的影响,分别在室外环境和人工气候模拟试验箱内进行了温变试验,测得不同温变条件下钢管混凝土试件和素混凝土对照试件的温度场。试验结果表明:钢管混凝土试件和素混凝土对照试件温度场变化规律基本一致,无日照作用时截面温度场呈均匀分布,日照作用下截面温度场呈非均匀分布。两种环境下,试件截面温度场均呈现出从外往内越靠近圆心,温度变化越滞后的现象,而且试件截面最大温差主要取决于太阳辐射和气温变化幅度。     

钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁框架结构温度场试验研究

对4榀单层单跨的圆形钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁带楼板组合框架在火灾下的温度场进行试验,研究组合框架中的钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁温度场分布的特点,并对比不同防火涂料厚度、不同梁高等情况下的温度-受火时间关系曲线。最后采用有限元方法计算了组合框架的温度场,结果表明,计算结果和试验结果总体上较为吻合。     

压弯作用下钢管混凝土短柱受剪承载力试验研究

为研究钢管混凝土短柱在压、弯作用下的受剪承载力,设计了26个钢管混凝土短柱试件进行试验研究。通过对试件的破坏形态、剪力-应变曲线、剪力-跨中挠度曲线等试验结果的分析以及与已有钢管混凝土短柱在轴压力作用下的受剪承载力的对比,分析了影响钢管混凝土短柱受剪承载力的各种因素,为研究钢管混凝土短柱在轴压力以及弯矩作用下的受剪性能提供了直接的试验依据。试验结果表明,试件（剪跨比λ<0.5）的破坏均为剪切型破坏,但延性较好,有较大的变形能力。钢管混凝土短柱的受剪承载力与轴压比、剪跨比、初始弯矩有关,初始弯矩的存在对试件的受剪承载力有一定程度的削弱。基于受剪承载力机理的分析及试验的实测数据,建立了钢管混凝土短柱在压、弯作用下的受剪承载力计算公式,公式计算值与试验值符合较好,且计算结果偏于安全。     

火作用下钢管约束钢筋混凝土柱温度场分析

为得到火作用下圆钢管约束钢筋混凝土柱的温度分布规律,采用有限元软件ABAQUS建立了ISO-834标准火作用升温条件下钢管约束钢筋混凝土柱截面温度场计算模型,分析了升温时间、含钢率、钢管直径、钢管材料类型(普通钢和耐火钢)及纵筋保护层厚度等参数对截面温度场的影响。分析结果表明,升温时间、钢管直径对截面温度场影响较大,而含钢率、钢材种类、混凝土强度以及纵筋保护层厚度对截面温度场的影响较小。基于有限元分析结果,对比了已有的ISO-834标准火作用下组合柱的温度场简化计算式,对比结果表明:已有简化计算式可较准确地计算钢管的温度,但不能较准确地计算钢筋和混凝土的温度。     

薄壁钢管混凝土柱抗火性能试验

对薄壁钢管混凝土柱可能存在的四种受火方式进行了温度场的分析,即:四面受火、三面受火、两面受火和单面受火,并对四种情况进行了比较分析.文中的研究成果对薄壁钢管混凝土柱的耐火性具有重要的理论意义和实用价值.