L形型鋼混凝土異形柱火災后力學性能的試驗研究.pdf

1、型鋼混凝土異形柱除配置有型鋼外，還含有適量箍筋，其承載力和抗震性能得到明顯提高，軸壓比限值也可適當放寬。當前國內(nèi)外對型鋼混凝土異形柱的研究主要集中于常溫情況下，而對抗火性能的研究幾乎處于空白階段，且尚未形成一套系統(tǒng)的計算理論和設計方法。通過對L形型鋼混凝土異形柱火災后力學性能的研究，不僅為其火災后損傷評估及修復加固工作提供依據(jù)，也可更好的完善我國抗火設計理論及相關規(guī)程。全文從試驗研究、數(shù)值模擬、截面特性三個方面進行系統(tǒng)研究，主要工作和結(jié)

2、論包括以下四個方面:
　　1.對8根L形型鋼混凝土異形柱進行ISO834標準升溫曲線下的兩面受火試驗，測得截面溫度、軸向和側(cè)向位移，并考察試件火災后裂縫分布規(guī)律。結(jié)果表明:
　　(1)爐溫與ISO834標準升溫曲線基本吻合;
　　(2)測點溫度隨著距受火面距離的減小而逐漸升高，最高溫度達到500℃，15min～20min時間段內(nèi)曲線較為平緩，爾后升溫速度逐漸加快;
　　(3)軸向位移最大值約6mm，最小值僅為1.

3、1mm。
　　2.進行常溫下靜力加載試驗，測得其火災后極限承載力、混凝土和型鋼各自應變、軸向和側(cè)向位移，以及柱中截面處混凝土與型鋼之間的粘結(jié)滑移，并考察破壞現(xiàn)象。結(jié)果表明:
　　(1)異形柱受壓過程可分為彈性、帶裂縫工作和破壞三個階段;
　　(2)當偏心距為60mm、100mm、180mm、240mm時，沿45°加載試件相對于0°加載，極限承載力分別降低了20.3％、20.8％、35.2％和38.1％;
　　(3

4、)忽略加載初期及末期產(chǎn)生的軸向位移，基本維持在(10±2)mm范圍內(nèi)，混凝土和型鋼之間粘結(jié)滑移小于2mm。
　　3.采用有限元軟件ABAQUS進行溫度場分析及損傷后結(jié)構(gòu)分析，得到截面溫度場分布、極限承載力、變形及應變計算結(jié)果。結(jié)果表明:
　　(1)截面溫度場變化與試驗結(jié)果基本一致;
　　(2)柱1～柱9極限承載力計算結(jié)果與試驗結(jié)果誤差分別為7.7％、0.57％、11.2％、15.17％、15.08％、7.3％、9.9％

5、、8.06％和13.5％;
　　(3)軸向位移與側(cè)向位移曲線變化規(guī)律基本相似，沿0°加載時，Y軸方向最大側(cè)移約為X軸方向的1/2。
　　4.通過試驗與計算結(jié)果，分析廣義中性軸位置、截面平均應變、Nu-e曲線及Nu-Mu相關曲線，進一步揭示其火災后的力學性能，此外，通過模擬計算結(jié)果評估其在不同受火時間后的截面損傷。結(jié)果表明:
　　(1)從平均應變意義上講，平截面假定對火災后L形型鋼混凝土異形柱仍然適用;
　　(2)