标准升温条件下PEC柱耐火极限理论分析及简化计算

基于ABAQUS软件建立了标准升温条件下局部填充混凝土（Partially Encaed Concrete,简称PEC）柱抗火性能分析的有限元模型,计算了火灾下PEC柱的变形曲线及耐火极限,计算结果得到了已有试验数据的验证。利用上述模型分析了截面几何参数、材料物理参数、荷载比及偏心率等因素对耐火极限的影响。在参数分析的基础上,建立了标准升温条件下PEC耐火极限简化计算方法。结果表明：无耐火保护PEC柱的耐火极限一般达不到现有抗火标准的要求;荷栽比、长细比和截面周长是影响PEC柱耐火极限的主要因素;该耐火极限简化计算方法可供工程设计参考。     

钢管高强混凝土叠合柱的抗震性能研究

通过周期性往复试验,研究了钢管高强混凝土叠合柱的破坏形态、耗能能力、延性.承载力以及各组成部分共同工作等内容,并与钢管高强混凝土核心柱进行了对比;随后通过计算,讨论了叠合柱中有关参数对其极限承载力的影响;最后给出了叠合柱正截面极限承载力的简化计算方法.     

方钢管混凝土柱-钢梁平面框架耐火性能研究

建立了局部火灾下多层多跨矩形钢管混凝土柱-钢梁平面框架温度场和力学性能分析的有限元模型。在考虑楼板影响的基础上,研究了保护层厚度不同时钢管混凝土框架结构的温度场分布规律。研究了不同受火工况条件下钢管混凝土框架结构的变形和破坏规律、耐火极限状态、受火梁的内力状态以及结构耐火极限的规律。分析表明,梁保护层厚度影响钢梁温度分布形式;火灾下,框架结构发生了受火梁的整体屈曲破坏。     

型钢高强混凝土柱抗震性能的试验研究

通过14根型钢高强混凝土柱的低周反复加载试验,得到了型钢高强混凝土柱在压、弯、剪共同作用下的主要破坏形态,并探讨了剪跨比、配箍率、混凝土强度对型钢高强混凝土柱滞回曲线、耗能能力以及延性的影响。试验结果表明,型钢高强混凝土柱具有抵御二次地震作用的能力,其抗震性能优于钢筋混凝土柱。     

钢管高强混凝土叠合柱抗震性能与受力机理的试验研究

本文通过四个钢管高强混凝上叠合柱与一个普通高强混凝上柱在周期往复荷载作用下抗震性能的试验研究,比较了两种柱的抗震能力和破坏形式;然后根据试验结果,分析了叠合柱受水平荷载作用时,外围钢筋混凝上与核心钢管混凝上之间轴力及水平力的分配关系;最后讨i仑了外围混凝土强度等级及名义轴压比等参数对叠合柱抗震性能的影响.     

钢管高强混凝土柱抗震性能的试验研究

本文对钢管高强混凝土柱进行低周反复水平荷载作用的试验,得到了不同轴压比情况下的滞回曲线及骨架曲线,讨论了钢管高强混凝土柱压弯承载力计算公式的适用性。结果表明,钢管高强混凝土柱具有很高的承载力及良好的抗震性能。     

超高强混凝土短柱抗震性能的试验研究

通过对12根剪跨比λ=2．0的超高强混凝土短柱在低周反复荷载下抗震性能的试验研究,分析了其破坏形态,并研究了轴压比和配箍率对试件滞回特性和抗震延性的影响,提出了满足一定延性要求（μ△≥3．0）超高强混凝土短柱的轴压比限值和箍筋加密区的最小配箍特征值的建议值。该值可为现行规范的修订提供参考。     

圆形空心钢管混凝土柱的耐火性能实验研究

关于实心钢管混凝土的耐火性能已有大量的实验研究,而空心钢管混凝土的耐火实验目前还非常少见。针对这一不足,对空心钢管混凝土进行了耐火实验研究,其中考虑了不同的空心率,并对中空注水对构件耐火性能的影响也进行了实验研究。实验结果表明：在相同的荷栽比下,构件的耐火时间随空心率先增大后减小。当空心率较小时,中空注水对构件耐火时间的提高作用不明显;当空心率较大时,注水对耐火时间的提高才体现出来。     

碳纤维布改善高强混凝土柱延性的试验研究

本文进行了8根高强混凝土柱在低周反复荷载作用下的试验，研究了使用碳纤维布横向包裹的高强混凝土柱来提高其延性这种加固方法的有效性。本文研究了碳纤维布横向包裹高强混凝土柱的受力特性，分析了加荷角度，碳纤维布拉伸强度以及碳纤维布的包裹层数等因素对构件抗震加效果的影响，并对碳纤维布加固高强混凝土柱使其延性提高的机理进行了探讨，试验结果表明，横向缠裹碳纤维布可显著提高高强混凝土柱的延性。     

型钢高强混凝土柱轴压比限值的试验研究

通过20个型钢高强混凝土柱的低周反复加载试验对其受力性能进行了研究,分析了剪跨比、轴压比、配箍率以及混凝土强度对型钢高强混凝土柱延性的影响,提出了不同剪跨比、不同配箍率的型钢高强混凝土柱的轴压比限值.其中,剪跨比大于2.0的型钢高强混凝土柱的轴压比限值由大、小偏心界限破坏时力的平衡条件并结合试验结果确定,而剪跨比小于2.0的型钢高强混凝土柱的轴压比限值则通过与剪跨比大于2.0的型钢高强混凝土柱的延性对比加以确定.     

约束高强度Q460钢柱抗火性能分析

为了研究高强度约束钢柱在火灾下的反应,根据高强度结构钢Q460在高温下的力学性能参数,建立了约束高强度钢柱受火分析模型,得到了高强度约束钢柱在火灾下的轴向位移、跨中挠度、最大应力以及临界温度。采用有限元分析对理论结果进行了验证,两者吻合很好。利用验证过的该文计算方法计算了2种荷栽比、长细比和约束刚度比条件下的高强钢柱的抗火性能;采用CECS200：2006的力学性能参数计算了约束普通钢柱的抗火性能。通过对高强钢和普通钢的抗火性能分析发现,轴向约束明显降低钢柱的临界温度,长细比、荷载比越大,临界温度越低;高强钢的抗火性能要优于普通钢。     

消防射水对火灾后高性能混凝土剩余抗压强度的影响

对火灾后消防射水对高性能混凝土（HPC）剩余抗压强度的影响进行了研究。分析了在不同温度、不同冷却方式条件下,C40HPC剩余抗压强度的变化规律,并利用ORIGIN 7.5软件,拟合了高温作用后HPC剩余抗压强度与温度之间的关系。研究表明：消防射水对高温作用后的HPC的剩余抗压强度的影响很大,射水冷却后的HPC剩余抗压强度明显低于自然冷却后的剩余抗压强度;随着破坏温度的升高,经消防射水冷却的HPC剩余抗压强度呈衰减状态。最后,建立了自然冷却及消防射水冷却条件下,C40HPC剩余强度与火场温度之间的二元回归曲线公式。     

约束钢筋混凝土十字形柱的高温轴力分析

利用结构抗火分析软件SAFIR,研究了高温下约束十字形柱的轴力变化过程,考察了众多参数对该过程的影响规律,初步建立了其实用计算方法。研究结果表明：①荷载比、轴向约束刚度比、转动约束刚度比、荷载偏心率、截面尺寸对该变化过程影响较大,而柱长度、材料强度、混凝土保护层厚度、配筋率则对该过程影响较小。②随着轴向约束刚度比增加,轴压柱和偏压柱的轴力变化系数峰值均逐渐增大,且后者的增大效应相比前者更为显著。③有无转动约束存在对轴压柱和偏压柱的轴力变化系数峰值影响有限,非零转动约束刚度比盼大小对轴力变化系数随升温时间的变化过程影响很小。④随着荷载比增加,轴力变化系数峰值迅速减小,这一趋势对于偏压柱更为显著;随着荷载偏心率增加,轴力变化系数迅速增大。由于火灾中相邻构件之间相互约束作用的客观存在,正确把握高温下约束构件的内力变化过程对科学解释其真实火灾行为是必要的。     

CFRP布约束增强高强混凝土柱抗震性能数值分析

采用地震工程开源模拟软件OpenSees（Open System for Earthquake Engineering Simulation）对CFRP（Carbon Fiber Reinforced Polymer,碳纤维增强复合材料）布加固高强钢筋混凝土方柱的抗震性能进行了数值分析。采用Steel02Material和Concrete02Material材料本构模型模拟了CFRP布加固高强混凝土方柱的抗震性能;在此基础上,进一步研究了轴压比和剪跨比这2个因素对试件抗震性能的影响。将所得数值分析结果与相同条件下的试验结果对比后发现：基于Steel02 Material和Concrete02 Material材料本构,利用OpenSees,可以较好地模拟CFRP布加固高强混凝土方柱的抗震性能,并且与试验结果（滞回曲线、骨架曲线、水平承载力和位移延性系数）能够较好地吻合,从而说明该数值分析方法还可以准确地反映出轴压比和剪跨比对高强混凝土柱抗震性能的影响规律。     

混凝土轴压柱的抗火可靠指标初探

火灾作用下混凝土构件的承载能力总体不断下降且具有明显随机性,采用抗火可靠指标可较好地评估构件的火灾安全性。本文针对混凝土轴压柱的高温承载能力极限状态,考虑材料强度变异性导致的柱高温极限承栽力的随机性,以及高温下柱荷栽效应组合的随机性,采用JC法计算给出了ISO834标准升温曲线作用下不同受火时间对应的柱抗火可靠指标,讨论了主要参数对该可靠指标的影响规律;并根据我国现行建筑防火规范,通过分析和参照对比,初步提出了混凝土轴压柱抗火可靠指标的目标建议值。研究认为：（1）截面尺寸越小,柱抗火可靠指标随受火时间增加而下降的速率越快;（2）现行规范给出的截面（200×200）mm、（240×240）mm、（300×300）mm 3种柱在各自耐火极限时刻的抗火可靠指标较为接近,但截面（370×370）mm柱的抗火可靠指标却明显偏低;（3）混凝土轴压柱的目标抗火可靠指标建议取为1.6。     

单层带支撑异形柱框架的高温性能研究

针对单层异形柱框架,通过高温数值分析,考察了支撑设置和受火位置对结构高温变形及内力的影响。研究结果表明：对于单层多跨异形柱框架,当只有一端有支撑跨时,会在一定程度上增大另一端的边节点水平位移和边柱侧向变形,对结构整体抗火不利;当左、右两端均有支撑跨时,非支撑跨在火灾作用下的梁轴力比很大,升温后期可能因梁跨中竖向位移急剧增大而发生破坏。基于上述研究结果,给出了4类单层带支撑异形柱框架火灾行为的初步判定方法。     

免拆超高性能混凝土模板钢筋混凝土柱抗震性能研究

为研究预制超高性能混凝土(UHPC)模板钢筋混凝土(RC)柱的抗震性能,并验证预制UHPC模板在往复荷载作用下是否发生剥离,考虑轴压比、剪跨比、箍筋间距和保护层厚度,设计制作6根免拆模板柱(PTC)和1根RC对比柱试件,对其进行拟静力试验,研究其破坏形态、滞回性能、变形和耗能能力以及强度和刚度退化规律等。结果表明,与加载方向垂直的预制UHPC模板大约在PTC试件峰值荷载的70%时发生剥离,与加载方向平行的预制UHPC模板在试件最终破坏时剥离;在剪跨比、轴压比和箍筋数量均分别相同的条件下,由UHPC模板加10 mm混凝土作为保护层的试件,其抗震性能相对较好,但其承载力和前期刚度略有减小。     

高层建筑典型外墙保温材料火蔓延特性数值模拟研究

有机保温材料被广泛应用于高层建筑外墙保温体系的同时,也可能增加高层建筑的火灾风险。本文通过计算机模拟,着重研究了保温材料之一的聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）的火蔓延速率、失重速率及温度场分布等特性。研究结果发现：发生火灾后,外墙保温材料可以在很短的时间内自下而上蔓延至整个材料表面,并有表皮着火的现象。在火焰到达材料顶部之前,向上火蔓延占主导地位,材料中部区域明显燃烧脱落,火焰在材料两端上部继续燃烧,有向下加速蔓延的趋势;之后,火焰沿着材料中部内侧向下剧烈燃烧,材料呈V字型燃烧直至熄灭。在高层建筑外墙外保温材料火蔓延中,不同着火点情况下的燃烧速率随时间变化的趋势相似,且会形成两个波峰。     

高温后足尺有粘结预应力混凝土梁板力学性能研究

针对足尺有粘结预应力混凝土梁板高温后的抗弯承栽力开展了非线性计算分析。结果表明,综合配筋指标、有效预应力对高温后极限弯矩与常温下极限弯矩比值M_u~A/M_u的影响不大,预应力度和预应力筋的保护层厚度对M_u~A/M_u影响显著。高宽比近似相同的有粘结预应力混凝土梁,当第一排钢筋的保护层厚度相同时,受火时间为3 h,高度为700 mm的梁高温后截面承栽力下降幅度最大约为30%,高度为4500 mm的梁高温后截面承栽力下降幅度不到10%,高温后大尺度梁的力学性能优于小尺度梁。给出了考虑预应力筋保护层厚度和预应力度影响的有粘结预应力混凝土板M_u~A/M_u的计算公式,以及综合考虑预应力筋、非预应力筋合力点到梁底距离和预应力筋梁侧保护层厚度影响的有粘结预应力混凝土梁M_u~A/M_u的计算公式。     

GFRP筋混凝土梁耐火性能的试验研究

进行了4根GFRP筋混凝土简支梁在ISO834标准升温曲线下的火灾实验,试件依据ACI440.1R-06进行截面设计,分别考虑了不同荷载比、保护层厚度、端部锚固方式对梁耐火性能的影响。试验结果表明,GFRP筋混凝土梁在火灾中的裂纹开展深度较传统的钢筋混凝土结构明显偏大。由于GFRP筋横向膨胀大更易造成梁底混凝土的开裂与剥落,建议在满足纵筋锚固性能要求的前提下,尽量减少端部J型锚固筋。GFRP筋在高温下的材料性能衰减严重,合理的设计保护层厚度和限制GFRP筋的使用内力,可使GFRP筋混凝土梁的耐火性能满足实际工程的需要。