火灾后钢管约束型钢混凝土短柱轴压力学性能研究
发布时间：2021-06-06 23:21
钢管约束型钢混凝土柱是钢管约束混凝土柱的主要形式之一,钢管不直接承担竖向荷载,主要对混凝土起环向约束作用。型钢在混凝土约束下,避免腹板和翼缘失稳;型钢承受剪力,防止混凝土发生剪切破坏。这种协同机制使其具有承载力高、延性性能好、施工方便等优势,适用于高层建筑中受荷较大、对抗震性能要求较高的底层柱。目前对于钢管约束型钢混凝土短柱,仅有常温和火灾下的力学性能研究,而火灾后的力学性能尚未见报道。短柱轴压力学性能是构件最基本的力学性能,有必要开展钢管约束型钢混凝土轴压短柱火灾后剩余承载力、剩余刚度的研究。具体内容及成果如下:（1）通过有限元分析软件ABAQUS建立了圆、方两种截面形式的钢管约束型钢混凝土短柱火灾后轴压模型,包括温度场模型与力学分析模型。并通过相关文献试验的实测数据,验证了温度场模型和力学分析模型的可靠性。（2）选取了ISO-834升温时间、截面尺寸、钢管屈服强度、型钢屈服强度、混凝土强度、钢管含钢率和型钢含钢率7个关键参数,对圆钢管约束型钢混凝土短柱的轴压力学性能进行分析。讨论了关键参数对圆截面构件火灾后剩余承载力和剩余轴压刚度的影响规律。基于常温承载力、轴压刚度的计算公式,考虑...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钢管
第1章绪论-1-第1章绪论1.1钢管约束混凝土的特点及发展现状随着城市化进程的加快，对土地利用率要求的提高，出现了越来越多的高层建筑和超高层建筑。对于承受较大荷载的高层建筑底层柱，如果采用传统的钢筋混凝土柱进行设计，需要增大底层柱截面面积来满足规范中对轴压比限值的要求，而增大柱截面面积又容易使底层柱成为延性较差的短柱，在抵抗外部荷载作用时发生脆性破坏。钢管约束混凝土柱的出现有助于上述问题的解决，这种新型组合构件在钢管中填充混凝土，混凝土承受绝大部分的竖向荷载，钢管主要对混凝土产生约束作用而不直接承受竖向荷载[1]。如图1-1所示，钢管约束混凝土柱主要有两种形式，即钢管约束型钢混凝土柱和钢管约束钢筋混凝土柱。a)钢管约束型钢混凝土柱b)钢管约束钢筋混凝土柱图1-1钢管约束混凝土柱[1]与钢管混凝土柱相比，钢管约束混凝土柱因为外包钢管不直接承担竖向荷载，降低了钢管发生局部屈曲的概率，所以钢管约束混凝土柱的钢管壁厚较薄，可节省钢材的用量。由于钢材的泊松比大于混凝土，钢管混凝土柱在核心混凝土进入弹塑性受力阶段时，钢管才发挥约束作用。而钢管约束混凝土柱在受压初期就可以对混凝土产生约束，使得混凝土三向受压，更有利于构件的承载力和延性得到提高。此外，钢管约束混凝土柱在梁柱节点处钢管断开，便于梁柱
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-2-节点的施工。以钢管约束型钢混凝土柱为例，作为钢管约束混凝土柱的一种形式，混凝土约束型钢，避免型钢腹板和翼缘失稳；型钢承受剪切力，防止混凝土剪切破坏。在节点处既可以与钢梁连接，又能够和混凝土梁连接，降低了节点处的施工难度。与型钢混凝土柱比较而言，钢管约束混凝土柱中没有设置钢筋笼，容易保证混凝土的浇筑效果。另外，钢管约束混凝土柱的外包钢管可作为浇筑混凝土的永久模板，因而施工更简便，效率更高。钢管约束混凝土柱将混凝土、钢材的性能充分发挥，在实际工程中得到了广泛应用。青岛海天大酒店总高度369m的2号塔楼使用了钢管约束型钢混凝土柱；哈尔滨创新创业大厦、大连市体育馆均采用了钢管约束钢筋混凝土柱构件（如图1-2所示）。a)青岛海天大酒店b)哈尔滨创新创业大厦图1-2工程实例1.2火灾后钢管约束型钢混凝土柱力学性能研究意义火灾与地震、海啸等灾害相比，发生的概率大，对人民财产和生命安全造成巨大损失。仅2019年前三季度，全国各地上报了将近18万起火灾事故，共造成1540人伤亡，因火灾导致的直接经济损失达到26.55亿元人民币[2]。图1-3为两起火灾实例。火灾的规模不同，对建筑物的危害也不同。对于在火灾中受影响较小的建筑物，在对结构构件进行鉴定评估、修复加固后，可以继续投入使用。火灾作用后建筑维修加固有利于降低因火灾造成的经济损失，尽快恢复
【参考文献】：
期刊论文
[1]1至9月份全国火灾四项指数与去年同期相比全面下降[J]. 肖方. 中国消防. 2019(10)
[2]CFRP-钢管混凝土加固RC短柱偏压性能试验[J]. 张帆,卢亦焱,李杉,张文龙. 华中科技大学学报(自然科学版). 2018(07)
[3]钢管约束钢筋混凝土柱受剪承载力计算[J]. 甘丹,周绪红,刘界鹏,闫标. 建筑结构学报. 2018(09)
[4]Effect of contact thermal resistance on temperature distributions of concrete-filled steel tubes in fire[J]. 吕学涛,杨华,张素梅. Journal of Harbin Institute of Technology. 2011(01)
[5]钢骨-钢管高强混凝土轴压组合柱受力性能的试验研究[J]. 王清湘,赵大洲,关萍. 建筑结构学报. 2003(06)
[6]高温下砼的强度和变形性能试验研究[J]. 李卫,过镇海. 建筑结构学报. 1993(01)
博士论文
[1]钢管约束混凝土短柱的静力性能和抗震性能研究[D]. 甘丹.兰州大学 2012
硕士论文
[1]火灾后方钢管约束钢筋混凝土短柱轴压力学性能研究[D]. 延睿.哈尔滨工业大学 2017
[2]钢管约束型钢混凝土短柱抗火性能研究[D]. 宋柯岩.重庆大学 2017
[3]火灾下钢管约束混凝土中柱受力性能研究[D]. 王尚.重庆大学 2017
[4]钢管约束型钢超高强混凝土短柱轴压受力性能研究[D]. 孙墨林.大连理工大学 2016
[5]受火后圆钢管约束钢筋混凝土轴压短柱静力性能研究[D]. 潘雁翀.哈尔滨工业大学 2013
[6]钢管约束型钢混凝土短柱轴压及偏压力学性能研究[D]. 王宣鼎.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3215348
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钢管
第1章绪论-1-第1章绪论1.1钢管约束混凝土的特点及发展现状随着城市化进程的加快，对土地利用率要求的提高，出现了越来越多的高层建筑和超高层建筑。对于承受较大荷载的高层建筑底层柱，如果采用传统的钢筋混凝土柱进行设计，需要增大底层柱截面面积来满足规范中对轴压比限值的要求，而增大柱截面面积又容易使底层柱成为延性较差的短柱，在抵抗外部荷载作用时发生脆性破坏。钢管约束混凝土柱的出现有助于上述问题的解决，这种新型组合构件在钢管中填充混凝土，混凝土承受绝大部分的竖向荷载，钢管主要对混凝土产生约束作用而不直接承受竖向荷载[1]。如图1-1所示，钢管约束混凝土柱主要有两种形式，即钢管约束型钢混凝土柱和钢管约束钢筋混凝土柱。a)钢管约束型钢混凝土柱b)钢管约束钢筋混凝土柱图1-1钢管约束混凝土柱[1]与钢管混凝土柱相比，钢管约束混凝土柱因为外包钢管不直接承担竖向荷载，降低了钢管发生局部屈曲的概率，所以钢管约束混凝土柱的钢管壁厚较薄，可节省钢材的用量。由于钢材的泊松比大于混凝土，钢管混凝土柱在核心混凝土进入弹塑性受力阶段时，钢管才发挥约束作用。而钢管约束混凝土柱在受压初期就可以对混凝土产生约束，使得混凝土三向受压，更有利于构件的承载力和延性得到提高。此外，钢管约束混凝土柱在梁柱节点处钢管断开，便于梁柱
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-2-节点的施工。以钢管约束型钢混凝土柱为例，作为钢管约束混凝土柱的一种形式，混凝土约束型钢，避免型钢腹板和翼缘失稳；型钢承受剪切力，防止混凝土剪切破坏。在节点处既可以与钢梁连接，又能够和混凝土梁连接，降低了节点处的施工难度。与型钢混凝土柱比较而言，钢管约束混凝土柱中没有设置钢筋笼，容易保证混凝土的浇筑效果。另外，钢管约束混凝土柱的外包钢管可作为浇筑混凝土的永久模板，因而施工更简便，效率更高。钢管约束混凝土柱将混凝土、钢材的性能充分发挥，在实际工程中得到了广泛应用。青岛海天大酒店总高度369m的2号塔楼使用了钢管约束型钢混凝土柱；哈尔滨创新创业大厦、大连市体育馆均采用了钢管约束钢筋混凝土柱构件（如图1-2所示）。a)青岛海天大酒店b)哈尔滨创新创业大厦图1-2工程实例1.2火灾后钢管约束型钢混凝土柱力学性能研究意义火灾与地震、海啸等灾害相比，发生的概率大，对人民财产和生命安全造成巨大损失。仅2019年前三季度，全国各地上报了将近18万起火灾事故，共造成1540人伤亡，因火灾导致的直接经济损失达到26.55亿元人民币[2]。图1-3为两起火灾实例。火灾的规模不同，对建筑物的危害也不同。对于在火灾中受影响较小的建筑物，在对结构构件进行鉴定评估、修复加固后，可以继续投入使用。火灾作用后建筑维修加固有利于降低因火灾造成的经济损失，尽快恢复
【参考文献】：
期刊论文
[1]1至9月份全国火灾四项指数与去年同期相比全面下降[J]. 肖方. 中国消防. 2019(10)
[2]CFRP-钢管混凝土加固RC短柱偏压性能试验[J]. 张帆,卢亦焱,李杉,张文龙. 华中科技大学学报(自然科学版). 2018(07)
[3]钢管约束钢筋混凝土柱受剪承载力计算[J]. 甘丹,周绪红,刘界鹏,闫标. 建筑结构学报. 2018(09)
[4]Effect of contact thermal resistance on temperature distributions of concrete-filled steel tubes in fire[J]. 吕学涛,杨华,张素梅. Journal of Harbin Institute of Technology. 2011(01)
[5]钢骨-钢管高强混凝土轴压组合柱受力性能的试验研究[J]. 王清湘,赵大洲,关萍. 建筑结构学报. 2003(06)
[6]高温下砼的强度和变形性能试验研究[J]. 李卫,过镇海. 建筑结构学报. 1993(01)
博士论文
[1]钢管约束混凝土短柱的静力性能和抗震性能研究[D]. 甘丹.兰州大学 2012
硕士论文
[1]火灾后方钢管约束钢筋混凝土短柱轴压力学性能研究[D]. 延睿.哈尔滨工业大学 2017
[2]钢管约束型钢混凝土短柱抗火性能研究[D]. 宋柯岩.重庆大学 2017
[3]火灾下钢管约束混凝土中柱受力性能研究[D]. 王尚.重庆大学 2017
[4]钢管约束型钢超高强混凝土短柱轴压受力性能研究[D]. 孙墨林.大连理工大学 2016
[5]受火后圆钢管约束钢筋混凝土轴压短柱静力性能研究[D]. 潘雁翀.哈尔滨工业大学 2013
[6]钢管约束型钢混凝土短柱轴压及偏压力学性能研究[D]. 王宣鼎.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3215348
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