鋼管約束型鋼混凝土柱是鋼管約束混凝土柱的主要形式之一,鋼管不直接承擔(dān)豎向荷載,主要對(duì)混凝土起環(huán)向約束作用。型鋼在混凝土約束下,避免腹板和翼緣失穩(wěn);型鋼承受剪力,防止混凝土發(fā)生剪切破壞。這種協(xié)同機(jī)制使其具有承載力高、延性性能好、施工方便等優(yōu)勢(shì),適用于高層建筑中受荷較大、對(duì)抗震性能要求較高的底層柱。目前對(duì)于鋼管約束型鋼混凝土短柱,僅有常溫和火災(zāi)下的力學(xué)性能研究,而火災(zāi)后的力學(xué)性能尚未見報(bào)道。短柱軸壓力學(xué)性能是構(gòu)件最基本的力學(xué)性能,有必要開展鋼管約束型鋼混凝土軸壓短柱火災(zāi)后剩余承載力、剩余剛度的研究。具體內(nèi)容及成果如下:（1）通過有限元分析軟件ABAQUS建立了圓、方兩種截面形式的鋼管約束型鋼混凝土短柱火災(zāi)后軸壓模型,包括溫度場(chǎng)模型與力學(xué)分析模型。并通過相關(guān)文獻(xiàn)試驗(yàn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),驗(yàn)證了溫度場(chǎng)模型和力學(xué)分析模型的可靠性。（2）選取了ISO-834升溫時(shí)間、截面尺寸、鋼管屈服強(qiáng)度、型鋼屈服強(qiáng)度、混凝土強(qiáng)度、鋼管含鋼率和型鋼含鋼率7個(gè)關(guān)鍵參數(shù),對(duì)圓鋼管約束型鋼混凝土短柱的軸壓力學(xué)性能進(jìn)行分析。討論了關(guān)鍵參數(shù)對(duì)圓截面構(gòu)件火災(zāi)后剩余承載力和剩余軸壓剛度的影響規(guī)律。基于常溫承載力、軸壓剛度的計(jì)算公式,考慮... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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鋼管

第1章緒論-1-第1章緒論1.1鋼管約束混凝土的特點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀隨著城市化進(jìn)程的加快，對(duì)土地利用率要求的提高，出現(xiàn)了越來越多的高層建筑和超高層建筑。對(duì)于承受較大荷載的高層建筑底層柱，如果采用傳統(tǒng)的鋼筋混凝土柱進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要增大底層柱截面面積來滿足規(guī)范中對(duì)軸壓比限值的要求，而增大柱截面面積又容易使底層柱成為延性較差的短柱，在抵抗外部荷載作用時(shí)發(fā)生脆性破壞。鋼管約束混凝土柱的出現(xiàn)有助于上述問題的解決，這種新型組合構(gòu)件在鋼管中填充混凝土，混凝土承受絕大部分的豎向荷載，鋼管主要對(duì)混凝土產(chǎn)生約束作用而不直接承受豎向荷載[1]。如圖1-1所示，鋼管約束混凝土柱主要有兩種形式，即鋼管約束型鋼混凝土柱和鋼管約束鋼筋混凝土柱。a)鋼管約束型鋼混凝土柱b)鋼管約束鋼筋混凝土柱圖1-1鋼管約束混凝土柱[1]與鋼管混凝土柱相比，鋼管約束混凝土柱因?yàn)橥獍摴懿恢苯映袚?dān)豎向荷載，降低了鋼管發(fā)生局部屈曲的概率，所以鋼管約束混凝土柱的鋼管壁厚較薄，可節(jié)省鋼材的用量。由于鋼材的泊松比大于混凝土，鋼管混凝土柱在核心混凝土進(jìn)入彈塑性受力階段時(shí)，鋼管才發(fā)揮約束作用。而鋼管約束混凝土柱在受壓初期就可以對(duì)混凝土產(chǎn)生約束，使得混凝土三向受壓，更有利于構(gòu)件的承載力和延性得到提高。此外，鋼管約束混凝土柱在梁柱節(jié)點(diǎn)處鋼管斷開，便于梁柱

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-2-節(jié)點(diǎn)的施工。以鋼管約束型鋼混凝土柱為例，作為鋼管約束混凝土柱的一種形式，混凝土約束型鋼，避免型鋼腹板和翼緣失穩(wěn)；型鋼承受剪切力，防止混凝土剪切破壞。在節(jié)點(diǎn)處既可以與鋼梁連接，又能夠和混凝土梁連接，降低了節(jié)點(diǎn)處的施工難度。與型鋼混凝土柱比較而言，鋼管約束混凝土柱中沒有設(shè)置鋼筋籠，容易保證混凝土的澆筑效果。另外，鋼管約束混凝土柱的外包鋼管可作為澆筑混凝土的永久模板，因而施工更簡(jiǎn)便，效率更高。鋼管約束混凝土柱將混凝土、鋼材的性能充分發(fā)揮，在實(shí)際工程中得到了廣泛應(yīng)用。青島海天大酒店總高度369m的2號(hào)塔樓使用了鋼管約束型鋼混凝土柱；哈爾濱創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大廈、大連市體育館均采用了鋼管約束鋼筋混凝土柱構(gòu)件（如圖1-2所示）。a)青島海天大酒店b)哈爾濱創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大廈圖1-2工程實(shí)例1.2火災(zāi)后鋼管約束型鋼混凝土柱力學(xué)性能研究意義火災(zāi)與地震、海嘯等災(zāi)害相比，發(fā)生的概率大，對(duì)人民財(cái)產(chǎn)和生命安全造成巨大損失。僅2019年前三季度，全國(guó)各地上報(bào)了將近18萬起火災(zāi)事故，共造成1540人傷亡，因火災(zāi)導(dǎo)致的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到26.55億元人民幣[2]。圖1-3為兩起火災(zāi)實(shí)例�；馂�(zāi)的規(guī)模不同，對(duì)建筑物的危害也不同。對(duì)于在火災(zāi)中受影響較小的建筑物，在對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行鑒定評(píng)估、修復(fù)加固后，可以繼續(xù)投入使用�；馂�(zāi)作用后建筑維修加固有利于降低因火災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失，盡快恢復(fù)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]1至9月份全國(guó)火災(zāi)四項(xiàng)指數(shù)與去年同期相比全面下降[J]. 肖方.  中國(guó)消防. 2019(10)
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[4]Effect of contact thermal resistance on temperature distributions of concrete-filled steel tubes in fire[J]. 呂學(xué)濤,楊華,張素梅.  Journal of Harbin Institute of Technology. 2011(01)
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博士論文
[1]鋼管約束混凝土短柱的靜力性能和抗震性能研究[D]. 甘丹.蘭州大學(xué) 2012

碩士論文
[1]火災(zāi)后方鋼管約束鋼筋混凝土短柱軸壓力學(xué)性能研究[D]. 延睿.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]鋼管約束型鋼混凝土短柱抗火性能研究[D]. 宋柯巖.重慶大學(xué) 2017
[3]火災(zāi)下鋼管約束混凝土中柱受力性能研究[D]. 王尚.重慶大學(xué) 2017
[4]鋼管約束型鋼超高強(qiáng)混凝土短柱軸壓受力性能研究[D]. 孫墨林.大連理工大學(xué) 2016
[5]受火后圓鋼管約束鋼筋混凝土軸壓短柱靜力性能研究[D]. 潘雁翀.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[6]鋼管約束型鋼混凝土短柱軸壓及偏壓力學(xué)性能研究[D]. 王宣鼎.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013



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