【摘要】：型鋼混凝土異形柱可以發(fā)揮鋼材和混凝土這兩種材料各自的優(yōu)點，截面承載力高、抗震性能好，克服了普通鋼筋混凝土異形柱使用中所存在的問題，具有廣闊的市場應(yīng)用空間。目前一些高等院校和科研機構(gòu)已對型鋼混凝土異形柱常溫下的力學(xué)性能進行了探索，而關(guān)于其抗火方面的研究則較少涉及。型鋼混凝土異形柱具有受火表面積較大，柱肢較薄和混凝土保護層厚度較小等特點，一旦在火災(zāi)中發(fā)生破壞，將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)局部或整體坍塌，造成難以估量的損失。因此，型鋼混凝土異形柱的抗火性能研究具有重要的現(xiàn)實意義。 本文主要研究異形柱類別中受力情況較為復(fù)雜，截面形式為不等肢L形的型鋼混凝土異形柱的抗火性能。共設(shè)計了10個不等肢L形型鋼混凝土異形柱試件，采用試驗和有限元分析的方法，對該類型型鋼混凝土異形柱的抗火性能進行了初步分析研究。本文的主要工作和結(jié)論如下： 1、在標準升溫過程下，開展9根不等肢L形型鋼混凝土異形柱的火災(zāi)試驗，得到了截面溫度場，分析了不同偏心距、荷載水平對異形柱豎向和側(cè)向變形的影響。試驗結(jié)果表明：(1)測點溫度與距受火面的距離成反比，距離越近，溫度越高，升溫幅度也越大。反之，溫度越低，升溫幅度也越平緩。(2)由于混凝土保護層的存在，內(nèi)部型鋼的升溫幅度較小，最高溫度在350℃左右。可見，混凝土對內(nèi)部鋼骨架有效起到了阻火、隔熱作用。(3)異形柱內(nèi)大部分測點在150℃附近有一或長或短的溫度平臺，在此溫度平臺范圍內(nèi)升溫較為緩慢，超過這個溫度平臺后，升溫幅度加快。 2、進行1根常溫及9根受火1小時后異形柱的靜載試驗，研究了其承載力、變形、應(yīng)變和粘結(jié)滑移等的變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)：(1)受火后異形柱的損傷情況并不嚴重，鋼骨架和內(nèi)部核心混凝土受到的影響較小，受火構(gòu)件承載力比未受火構(gòu)件承載力降低5.1%，仍然具有較高的承載能力。(2)加載位置和加載角度對異形柱的受力性能有重要影響。0°加載角柱5與柱2相比，偏心距增大200mm承載力降低59.1%；45°加載角柱9與柱6相比，偏心距增大200mm承載力降低70%。偏心距為100mm、160mm、240mm和300mm時，45°角加載的異形柱相比0°加載的異性柱，承載力分別降低40.1%、55.3%、54.2%和56.1%。(3)平截面假定適用于不等肢L形格構(gòu)式型鋼混凝土異形柱的受力分析。 3、利用ABAQUS模擬分析火災(zāi)下不等肢L形型鋼混凝土異形柱的溫度場，并對不同受火時間異形柱截面損傷進行評估。分析表明：(1)利用ABAQUS進行溫度場計算的結(jié)果與試驗結(jié)果總體上吻合較好。(2)兩面受火條件下，溫度由受火面向異形柱內(nèi)部傳遞，溫度曲線與異形柱形狀相似，各條曲線呈層狀分布，在兩柱肢的分布圖形是基本是一致的。 4、利用ABAQUS建立異形柱受力模型，并考慮火災(zāi)后材料損傷，進行火災(zāi)后異形柱的力學(xué)性能計算分析。計算結(jié)果顯示：(1)荷載角的不同對側(cè)向變形有較大影響。(2)根據(jù)N-M曲線走勢可以判斷大、小偏壓破壞的界限點，0°荷載角界限偏心距約為0.55h0，45°荷載角界限偏心距約為0.23h0，這與試驗所得結(jié)論相吻合。(3)中性軸位置與加載點位置密切相關(guān)，加載點位置距截面形心越遠，中性軸位置越靠近截面內(nèi)側(cè)。
【圖文】：

×360×300（長 寬 高）。兩端擴大頭頂面和底面設(shè)直徑 12mmHRB400 雙向布置組成的鋼筋網(wǎng)，并做 90 度彎鉤垂至側(cè)面。柱端得以局部加固，部不會在試驗過程中破壞而導(dǎo)致試驗難以繼續(xù)進行�；炷敛捎� C30 自密實混凝土，采用 P.O42.5R 水泥，5～20mm 碎石，中砂，，混凝土配合量比）水泥：砂：石子=1:3.23:3.24，水灰比 W/C=0.4，砂率 50%，使和礦粉作為摻合料，添加聚羧酸高效減水劑。為保證澆筑質(zhì)量、方便支水平方式澆筑混凝土并用自然養(yǎng)護的方法加以養(yǎng)護，鋼骨及模板如圖 2-試件尺寸及配筋情況如圖 2-2 所示。澆注試件的同時預(yù)留 12×100×100mm，9 個 150×150×150mm 和 6 個 100×100×300mm 混凝土試件同條件養(yǎng)護，用以測定混凝土的材料力學(xué)性能。試驗開始時，根據(jù)標準法對預(yù)留試塊進行混凝土力學(xué)性能試驗，試驗結(jié)果如表 2-1 所示，混凝度約為 C35，混凝土受壓的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線如圖 2-3 所示。

粘結(jié)滑移測量裝置
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TU398.9;TU352.5

【參考文獻】

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本文編號：2584106