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空心钢管混凝土及中空注水构件的防火性能研究

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工业建筑 2011年第6期41卷 36-42页

作者：余敏查晓雄哈尔滨工业大学深圳研究生院广东深圳518055

通过有限元方法对具有相同外钢管尺寸的不同空心率的钢管混凝土,在不同的火灾荷载下的耐火性能进行分析,并对中空注水影响空心钢管混凝土的耐火性能进行研究。结果表明:火灾荷载比较大时,钢管混凝土构件的耐火时间随着空心率的增加先增... 详细信息

通过有限元方法对具有相同外钢管尺寸的不同空心率的钢管混凝土,在不同的火灾荷载下的耐火性能进行分析,并对中空注水影响空心钢管混凝土的耐火性能进行研究。结果表明:火灾荷载比较大时,钢管混凝土构件的耐火时间随着空心率的增加先增加后减小;火灾荷载比较小时,构件的耐火时间随着空心率的增加基本呈线性减小。在火灾荷载比较大时,中空注水对耐火时间的影响很小;在火灾荷载比较小时,注水能明显地改善构件的耐火时间。在此基础上,给出不同火灾荷载比下空心钢管混凝土保护层厚度的简化计算方法和建议。

关键词：空心钢管混凝土中空注水防火性能火灾荷载比保护层厚度

空心率对空心钢管混凝土轴压短柱工作性能及承载力影响的研究

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工程力学 2007年第10期24卷 112-118页

作者：王宏伟徐国林钟善桐哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 杭州中电电力工程技术研究所杭州310014

进行了55根各种截面的空心钢管混凝土轴心受压短柱试验,研究了不同截面参数情况下,空心钢管混凝土轴压短柱承载力性能变化,研究了空心率对平均应力与纵向应变性能的影响。研究结果表明:圆形截面试件的承载力高于其他类型截面的试件,试... 详细信息

进行了55根各种截面的空心钢管混凝土轴心受压短柱试验,研究了不同截面参数情况下,空心钢管混凝土轴压短柱承载力性能变化,研究了空心率对平均应力与纵向应变性能的影响。研究结果表明:圆形截面试件的承载力高于其他类型截面的试件,试件空心率越小,试件的承载力越高,轴压曲线的弹塑性阶段越长,同时曲线的下降段越趋平缓,随着空心率的变化,短柱的轴压曲线呈系列化,上述结果体现了空心钢管混凝土结构的连续性。同时根据试验结果验证了空心钢管混凝土轴压短柱组合强度标准值的计算公式,计算值与试验值相比吻合良好,说明使用该公式计算空心钢管混凝土轴心受压短柱的承载力是可行的。

关键词：空心钢管混凝土空心率轴心受压连续性承载力

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空心钢管混凝土轴压短柱力学性能分析

中外公路 2018年第4期38卷 136-141页

作者：张威振丁发兴方常靖湖南中大设计院有限公司湖南长沙410075 中南大学土木工程学院湖南省装配式建筑工程技术研究中心

为深入认识空心率对空心钢管混凝土轴压短柱工作性能的影响,对在轴压下空心钢管混凝土短柱的荷载-变形曲线、不同空心率的空心钢管混凝土短柱的混凝土纵向应力、钢管横向应力与纵向应力的变化采用有限元法进行分析。结果表明:随着空心... 详细信息

为深入认识空心率对空心钢管混凝土轴压短柱工作性能的影响,对在轴压下空心钢管混凝土短柱的荷载-变形曲线、不同空心率的空心钢管混凝土短柱的混凝土纵向应力、钢管横向应力与纵向应力的变化采用有限元法进行分析。结果表明:随着空心率的减小,钢管的环向应力增大,核心混凝土的纵向应力增大。钢管对核心混凝土的套箍作用减弱,钢管屈服后纵向应力降低速率增大、环向应力增加速率加快。最后在极限平衡理论的基础上,建立在轴压状态下空心钢管混凝土轴压短柱承载力计算公式,与有限元计算结果相比较,该公式计算结果与之吻合度较好。与试验结果相比,公式与有限元的计算结果都更安全。

关键词：空心钢管混凝土空心率极限承载力有限元法极限平衡理论

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空心钢管混凝土组合柱抗震性能研究

水电能源科学 2013年第2期31卷 116-119页

作者：吴军中张燎军张晓莉河海大学水利水电学院江苏南京210098 中国水电顾问集团西北勘测设计研究院陕西西安710065

为研究水电站厂房空心钢管混凝土组合柱抗震性能,以新疆某水电站钢管混凝土厂房组合柱结构构造形式为例,应用有限元软件ADINA建立了矩形实心及空心钢管混凝土厂房组合柱结构三维有限元模型,探讨了自振特性,并通过时程分析方法研究不同... 详细信息

为研究水电站厂房空心钢管混凝土组合柱抗震性能,以新疆某水电站钢管混凝土厂房组合柱结构构造形式为例,应用有限元软件ADINA建立了矩形实心及空心钢管混凝土厂房组合柱结构三维有限元模型,探讨了自振特性,并通过时程分析方法研究不同空心率模型在地震动输入情况下钢管和内部核心混凝土的动应力、动位移响应。结果表明,矩形空心钢管混凝土组合柱比实心钢管混凝土组合柱的抗震性能更好。

关键词：空心钢管混凝土矩形组合柱空心率动力特性时程分析

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空心钢管混凝土框架结构抗震性能研究

空心钢管混凝土框架结构抗震性能研究

作者：于磊哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

空心钢管混凝土结构作为钢管混凝土结构的一个分支,由于其出色的经济性和易装配性,目前被大量应用于实际工程中,并且在去年颁布了《空心钢管混凝土结构技术规程》。目前对于该规程中关于框架结构的最大适用高度以及高宽比限值研究不够,... 详细信息

空心钢管混凝土结构作为钢管混凝土结构的一个分支,由于其出色的经济性和易装配性,目前被大量应用于实际工程中,并且在去年颁布了《空心钢管混凝土结构技术规程》。目前对于该规程中关于框架结构的最大适用高度以及高宽比限值研究不够,仅仅是参考钢筋混凝土结构的相关要求来制定的。有必要对其进行实际的验算。另外,空心钢管混凝土框架结构梁柱节点刚度对空心钢管混凝土结构的抗震性能影响很大,也值得研究。本文针对以上问题做了如下研究: （1）利用以进行的钢管混凝土节点实验的实验数据,对空心钢管混凝土节点的弯矩——转角模型进行了分析,并将试验中的得到数据与本文中所设计的节点模型进行了对比。另外,利用所得到的转角模型分析了节点刚度对框架结构的抗震性能的影响（2）在大型有限元分析软件ABAQUS软件中建立了空心钢管混凝土框架结构的纤维梁模型,并且在节点处增设了本文中所设计的半刚性节点模型,对半刚性节点性质进行了模拟。通过改变结构的节点刚度、空心率和截面类型,模拟分析了以上因素对空心钢管混凝土框架结构抗震性能的影响。（3）通过建立普通钢筋混凝土和空心钢管混凝土的框架结构模型,并对比其在各个地震条件下的地震响应,分析《空心钢管混凝土结构技术规程》中的相关条款。

关键词：空心钢管混凝土最大适用高度高宽比半刚性节点

空心钢管混凝土刚度及火灾下轴压承载力的研究

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空心钢管混凝土刚度及火灾下轴压承载力的研究

作者：朱磊哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

在实际工程中,空心钢管混凝土结构的应用越来越广泛。在空心钢管混凝土结构的设计中需要知道柱的线刚度进而求出抗侧移刚度;需要知道梁的线刚度和柱的线刚度,从而利用D值法计算结构在水平荷载下的响应;在空心钢管混凝土构件承载力校合... 详细信息

在实际工程中,空心钢管混凝土结构的应用越来越广泛。在空心钢管混凝土结构的设计中需要知道柱的线刚度进而求出抗侧移刚度;需要知道梁的线刚度和柱的线刚度,从而利用D值法计算结构在水平荷载下的响应;在空心钢管混凝土构件承载力校合方面需要知道刚度以确定最大应力。然而空心钢管混凝土作为一种组合结构会在使用过程中由于相互作用而产生套箍作用,混凝土会由于受拉而开裂,从而使得其整体刚度不再是二者的简单叠加,本文先分析其受力后的工作机理,考虑材料的非线性及二者实际的工作状态,从理论上得到整体的轴压刚度,受弯刚度,然后利用大型有限元软件ABAQUS对构件进行模拟计算,利用模拟结果验证理论刚度公式并修正之。空心钢管混凝土柱作为结构的重要承载部位,其受火后的承载力变化十分明显,对结构整体的抗火性能有着非常重要的制约作用,因此研究空心钢管混凝土柱受火后的承载力非常重要。本文考虑材料力学性能的非线性,材料热工性能随温度而变化的特性,二者的套箍效应等因素,利用有限元软件ABAQUS模拟四周均匀受火的空心钢管混凝土的轴压承载力,得到其与常温下承载力的比值系数表格,为工程实际抗火提供依据。

关键词：空心钢管混凝土刚度火灾承载力有限元

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空心钢管混凝土支撑力学性能与应用研究

空心钢管混凝土支撑力学性能与应用研究

作者：蒋小慧长安大学

学位级别：硕士

传统钢支撑受自身材料性能的限制,为达到支护要求常常需要加密间距,这就导致基坑开挖、吊运渣土等工序作业面狭小,施工难度大。本文提出空心钢管混凝土支撑并结合试验探究、理论推导、有限元模拟以及基坑仿真对该支撑形式的受力性能和... 详细信息

传统钢支撑受自身材料性能的限制,为达到支护要求常常需要加密间距,这就导致基坑开挖、吊运渣土等工序作业面狭小,施工难度大。本文提出空心钢管混凝土支撑并结合试验探究、理论推导、有限元模拟以及基坑仿真对该支撑形式的受力性能和应用前景进行了分析,为其投入工程应用提供指导。通过研究,主要进行了以下工作:1.设计6根空心钢管混凝土试件和1根钢管试件进行水平轴压试验,记录并分析了试件破坏发展。得出与钢支撑相比,空心钢管混凝土支撑的承载力显著提高的结论,该支撑形式能够满足大、深基坑工程对支护结构的要求;2.结合试验结果和有限元模拟,得到空心钢管混凝土支撑承载力随空心率的减小而增大的结论。试验中将混凝土厚度从44mm增大到61.5mm,承载力提高了2.04倍。有限元模拟得出空心率在0.683～0.312区间时,承载力变化较为明显,在超出最佳空心率范围0.15～0.3后继续减小空心率对构件承载力的贡献减缓;减小长细比能够提高空心钢管混凝土支撑承载力,支撑长细比较大,应特别注意其他不利因素导致的承载力损失,建议采用1.15的长细比增大系数提高支撑的安全性;3.基于统一理论和厚壁圆筒理论,将空心钢管混凝土截面等效为均质圆环截面,推导并简化空心钢管混凝土的抗压强度理论公式;并引入截面影响系数对轴压构件稳定系数对空心钢管混凝土支撑承载力进行修正,经验证,得到的公式与空心钢管混凝土长柱的轴压试验结果更为吻合进一步推导结构的轴压承载力公式;4.结合某车站深基坑的空心钢管混凝土支护模型与现场实测数据可知,采用空心钢管混凝土支撑时将钢支撑间距从3m扩大到5m仍能有效控制基坑指标。空心钢管混凝土支护体系下基坑的最大沉降下降到21.92mm,减小了16.65%;桩体变形最大值下降为0.64mm,减小了9.22mm,对改善基坑稳定效果显著。结合应用前景给出了标准支撑的尺寸形式及施工和构造建议。结合空心钢管混凝土支撑受力性能研究和基坑支护体系分析,本文提出的空心钢管混凝土支撑具有良好的工程应用价值和前景。

关键词：基坑支撑空心钢管混凝土有限元模拟轴压性能

基于可靠度指标的空心钢管混凝土轴心受压构件设计

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工程力学 2010年第A1期27卷 250-253页

作者：王宏伟钟善桐广州大学土木工程学院广东广州510006 哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

考虑了空心钢管混凝土构件中钢与混凝土的共同工作性能,得到空心构件轴心受压的组合强度公式。同时按照构件中钢管和混凝土分别承担承载力的比例来求得空心钢管混凝土构件的组合可靠度指标,并基于试验,确定了空心钢管混凝土轴心受压构... 详细信息

考虑了空心钢管混凝土构件中钢与混凝土的共同工作性能,得到空心构件轴心受压的组合强度公式。同时按照构件中钢管和混凝土分别承担承载力的比例来求得空心钢管混凝土构件的组合可靠度指标,并基于试验,确定了空心钢管混凝土轴心受压构件的组合可靠度指标以及强度折减系数。

关键词：空心钢管混凝土组合强度轴心受压组合可靠度强度折减系数

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实心与空心钢管混凝土构件防火计算方法

建筑钢结构进展 2012年第3期14卷 42-47页

作者：余敏查晓雄哈尔滨工业大学深圳研究生院广东深圳518055

目前关于钢管混凝土的耐火研究还主要集中在实心构件上,空心钢管混凝土的相关研究则不足。而实心钢管混凝土可以看作是空心钢管混凝土的特例,因此,很有必要将实心和空心钢管混凝土统一在一起进行研究。采用理论和有限元计算相结合的方法... 详细信息

目前关于钢管混凝土的耐火研究还主要集中在实心构件上,空心钢管混凝土的相关研究则不足。而实心钢管混凝土可以看作是空心钢管混凝土的特例,因此,很有必要将实心和空心钢管混凝土统一在一起进行研究。采用理论和有限元计算相结合的方法,对钢管混凝土构件在标准火灾下的承载力进行了研究。最终,给出了实、空心钢管混凝土构件在标准火灾下任意时刻的承载力计算公式和保护层厚度的计算方法。

关键词：空心钢管混凝土耐火承载力保护层厚度计算方法