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火灾后方钢管约束钢筋混凝土短柱轴压力学性能研究

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火灾后方钢管约束钢筋混凝土短柱轴压力学性能研究

作者：延睿哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

钢管约束钢筋混凝土柱是一种新型组合构件,该构件在钢管中填入混凝土,并且在柱端将钢管断开,使得钢管仅提供环向约束作用而不直接承担竖向荷载。钢管约束钢筋混凝土柱承载力高,施工方便,可以很好地解决因竖向荷载过大导致的构件截面过... 详细信息

钢管约束钢筋混凝土柱是一种新型组合构件,该构件在钢管中填入混凝土,并且在柱端将钢管断开,使得钢管仅提供环向约束作用而不直接承担竖向荷载。钢管约束钢筋混凝土柱承载力高,施工方便,可以很好地解决因竖向荷载过大导致的构件截面过大形成的超短柱的问题,目前已在工程中得到了广泛的应用。对于钢管约束钢筋混凝土柱,其常温下力学性能已有大量研究,而火灾后力学性能研究目前仅限于圆截面构件。因方形截面中钢管对混凝土的约束作用与圆形截面显著不同,二者的力学性能存在显著差异。故本文对火灾后方钢管约束钢筋混凝土短柱轴压力学性能进行研究,具体工作及成果如下:(1)对6组共计18个方钢管约束钢筋混凝土短柱进行了试验研究,其中有4组共计12个试件为受火试件,2组共计6个试件为常温试件。试验分为两个阶段,第一阶段为升、降温试验阶段,根据ISO-834标准升、降温曲线对试件进行升、降温,实测试验过程中炉内温度及测温试件各测点温度;第二阶段为加载阶段,监测并记录了试件整体变形和钢管中部及端部外表面的应变情况。试验研究了受火时间(45min、90min)和截面尺寸(200mm、250mm)对试件性能的影响,试验结果表明,随着受火时间的增加,火灾后方钢管约束钢筋混凝土短柱轴压的剩余承载力和剩余刚度降低,延性系数升高。(2)利用有限元软件ABAQUS建立了火灾后方钢管约束钢筋混凝土柱力学性能的分析模型,通过对比试验数据和模拟结果,验证了有限元模型的可靠性和有效性。(3)在验证了有限元模型的基础上,进行参数分析。考察受火时间、截面尺寸、材料强度、含钢率和配筋率等参数对火灾后方钢管约束钢筋混凝土短柱轴压承载力降低情况的影响。研究结果表明:受火时间和截面尺寸对试件的剩余承载力系数影响显著;钢筋配筋率、钢筋强度和混凝土强度与剩余承载力系数呈近似线性关系;钢管含钢率和钢管强度对剩余承载力系数影响较小。(4)基于常温下方钢管约束钢筋混凝土短柱轴压承载力公式和轴压刚度公式,提出了火灾后方钢管约束钢筋混凝土短柱轴压剩余承载力和轴压剩余刚度计算公式,公式计算结果与试验及有限元结果基本一致。

关键词：方钢管约束钢筋混凝土短柱轴压火灾后剩余承载力剩余刚度

相邻两面受火的方钢管约束钢筋混凝土柱耐火极限

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工业建筑 2019年第2期49卷 148-154,162页

作者：张玉琢许扬吕学涛沈阳建筑大学BIM计算研究中心沈阳110168 辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000

运用ABAQUS有限元软件建立相邻两面受火的方钢管约束钢筋混凝土柱,并将计算结果与试验结果进行对比,两者吻合良好。通过模拟方钢管约束钢筋混凝土构件在相邻两面受火条件下的温度场和力学场,研究一定参数范围内长细比、含钢率、配筋率... 详细信息

运用ABAQUS有限元软件建立相邻两面受火的方钢管约束钢筋混凝土柱,并将计算结果与试验结果进行对比,两者吻合良好。通过模拟方钢管约束钢筋混凝土构件在相邻两面受火条件下的温度场和力学场,研究一定参数范围内长细比、含钢率、配筋率、荷载比、荷载偏心率等参数对构件耐火极限的影响,最后针对影响耐火极限的各项参数提出耐火极限简化计算式。研究表明:长细比、荷载比、荷载偏心率对试件耐火极限影响显著。含钢率与配筋率对构件耐火极限影响较小。

关键词：相邻两面受火方钢管约束钢筋混凝土温度场耐火极限

三面受火的方钢管约束钢筋混凝土柱耐火极限研究

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沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2020年第4期36卷 603-611页

作者：叶友林孙雅珍张玉琢沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168

目的研究方钢管约束钢管混凝土柱在三面受火情况下的耐火极限,为其抗火设计提供依据.方法在合理选取材料属性与边界条件的前提下,利用ABAQUS有限元软件建立三面受火的方钢管约束钢筋混凝土柱的数值模型;在模型合理基础上,分析荷载比、... 详细信息

目的研究方钢管约束钢管混凝土柱在三面受火情况下的耐火极限,为其抗火设计提供依据.方法在合理选取材料属性与边界条件的前提下,利用ABAQUS有限元软件建立三面受火的方钢管约束钢筋混凝土柱的数值模型;在模型合理基础上,分析荷载比、长细比、截面尺寸、荷载偏心率和含钢率等参数对构件耐火极限的影响.结果荷载比和长细比对结构的耐火极限具有更显著的影响,耐火极限随荷载比和长细比的增大而减小;构件荷载比由0.4增至0.6,其耐火极限下降54.60%;长细比由20升至40,耐火极限下降25.68%;当含钢率由2%上升至4%时,构件的耐火极限上升10.94%;荷载偏心率对结构的耐火极限影响较为复杂,构件耐火极限在e/i=-0.2时极限承载力迅速提高.结论减小构件长细比,并增大含钢率,可有效提高构件耐火极限.

关键词：三面受火方钢管约束钢筋混凝土有限元模拟耐火极限

钢管约束钢筋混凝土压弯构件滞回性能试验研究与分析

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建筑结构学报 2008年第5期29卷 75-84页

作者：周绪红张素梅刘界鹏兰州大学土木工程与力学学院甘肃兰州730000 哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学建筑设计研究院黑龙江哈尔滨150090

进行了4个圆钢管约束钢筋混凝土(CTRC)和4个方钢管约束钢筋混凝土(STRC)压弯构件滞回性能的试验研究,并进行了两个钢筋混凝土(RC)对比试件的试验研究。试验中的主要参数为轴压比(0.34、0.65和0.80)和混凝土强度等级(C30和C60)。试验结... 详细信息

进行了4个圆钢管约束钢筋混凝土(CTRC)和4个方钢管约束钢筋混凝土(STRC)压弯构件滞回性能的试验研究,并进行了两个钢筋混凝土(RC)对比试件的试验研究。试验中的主要参数为轴压比(0.34、0.65和0.80)和混凝土强度等级(C30和C60)。试验结果表明,由于钢管对核心混凝土的有效约束,核心高强混凝土柱的承载力、延性和耗能能力得到了显著提高。随轴压比和混凝土强度的提高,CTRC压弯构件的受弯承载力提高;但轴压比和混凝土强度对试件的延性无明显影响。随轴压比和混凝土强度的提高,STRC压弯构件的受弯承载力提高,但延性下降。相同轴压比条件下,CTRC压弯构件的受弯承载力和延性明显优于STRC构件。根据试验结果,建议了钢管约束钢筋混凝土柱截面受弯承载力的计算方法。建立了钢管约束钢筋混凝土压弯构件的纤维模型数值计算方法,计算中采用随荷载的增加而不断增大钢管对核心混凝土的约束效应的方法,数值计算结果与试验结果吻合良好。

关键词：圆钢管约束钢筋混凝土方钢管约束钢筋混凝土压弯构件试验受弯承载力延性

钢管约束钢筋混凝土压弯构件抗震性能与设计方法

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哈尔滨工业大学学报 2009年第6期41卷 11-15页

作者：刘景云张小冬刘界鹏哈尔滨工业大学建筑设计研究院哈尔滨150090

为研究钢管约束钢筋高强混凝土压弯构件的抗震性能和设计方法,进行圆钢管和方钢管约束钢筋高强混凝土压弯构件的滞回性能试验研究.试验结果表明,由于钢管对核心混凝土的有效约束,核心高强混凝土柱的承载力、延性和耗能能力得到显著提高... 详细信息

为研究钢管约束钢筋高强混凝土压弯构件的抗震性能和设计方法,进行圆钢管和方钢管约束钢筋高强混凝土压弯构件的滞回性能试验研究.试验结果表明,由于钢管对核心混凝土的有效约束,核心高强混凝土柱的承载力、延性和耗能能力得到显著提高.在轴压比和钢管径厚比相同的条件下,圆钢管约束钢筋混凝土压弯构件的抗弯承载力和延性明显优于方钢管约束钢筋混凝土.根据试验结果,建立钢管约束钢筋混凝土压弯构件的纤维模型方法和截面抗弯承载力计算方法,计算结果与试验结果吻合极好.

关键词：圆钢管约束钢筋混凝土方钢管约束钢筋混凝土压弯构件纤维模型

钢管约束高强钢筋混凝土压弯构件抗震性能研究

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钢管约束高强钢筋混凝土压弯构件抗震性能研究