火灾下型钢混凝土柱的受力全过程分析

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1、第３５卷第１期防灾减灾工程学报Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．１２０１５年２月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＤｉｓａｓｔｅｒＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄＭｉｔｉｇａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＦｅｂ．２０１５＊火灾下型钢混凝土柱的受力全过程分析谭清华１，２，韩林海２，周侃２（１．国防科学技术大学土木工程系，长沙４１００７２；２．清华大学土木工程系，北京１０００８４）摘要：实际结构从正常使用到遭受火灾作用，至火灾后进行维修加固，其结构受力经历了常温、升温、降温和火灾后４个阶段（简称结构受力全过程）以及火灾升、降温作用阶段（简称火灾作用全过程）。基于上述结构受力和火灾

2、作用的全过程，建立了全过程火灾作用下型钢混凝土柱力学性能分析的有限元模型，分析了全过程火灾作用下型钢混凝土柱的温度—时间关系、轴向荷载—位移关系和截面内力分布等。研究结果表明，不考虑外荷载和火灾升、降温共同作用得到的火灾后剩余承载力和对应的峰值位移结果偏于不安全；在结构受力全过程和火灾作用全过程中，型钢混凝土截面各材料之间发生了应力重分布。关键词：型钢混凝土柱（ＳＲＣＣ）；全过程火灾；有限元模型；力学性能中图分类号：ＴＵ３９８．９文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－２１３２（２０１５）０１－００６３－０６DOI:10.13409/j.cnk

3、i.jdpme.2015.01.011Ｆｕｌｌ－ｒａｎｇｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｔｅｅｌＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＣｏｎｃｒｅｔｅＣｏｌｕｍｎＳｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏＦｉｒｅ１，２，ＨＡＮＬｉｎ－ｈａｉ２，ＺＨＯＵＫａｎ２ＴＡＮＱｉｎｇ－ｈｕａ（１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＤｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７２，Ｃｈｉｎａ；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４

4、，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌｂｕｉｌｄｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｃｏｍｂｉｎｅｄｌｏａｄｉｎｇａｎｄｆｉｒｅｉｓｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅｐｒｏｃｅｓｓｆｒｏｍｎｏｒｍａｌｓｅｒｖｉｃｅｔｏｓｕｂｊｅｃｔｉｏｎｔｏｆｉｒｅａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｉｎｃｌｕｄｅｓｔｈｅｆｕｌｌ－ｒａｎｇｅｌｏａｄｉｎｇｗｉｔｈａｍｂｉｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｈｅａｔｉｎｇ，ｃｏｏｌｉｎｇａｎｄｐｏｓｔ－ｆｉｒｅｐｈａｓｅｓ，ａｎｄｔｈｅｆｕｌｌ－ｒａｎｇｅｆｉｒｅｗｉｔｈｈｅａｔｉｎｇａｎ

5、ｄｃｏｏｌｉｎｇ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｗｈｏｌｅｐｒｏｃｅｓｓｌｏａｄｉｎｇａｎｄｆｉｒｅ，ａｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ（ＦＥＡ）ｍｏｄｅｌｆｏｒｓｔｅｅｌｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｌｕｍｎ（ＳＲＣＣ）ｕｎｄｅｒｔｈｅｆｕｌｌ－ｒａｎｇｅｆｉｒｅｗｅｒｅｅｓｔａｂ－ｌｉｓｈｅｄａｎｄｖａｌｉｄａｔｅｄｂｙｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｅｓｔｓ．Ａｆｔｅｒｔｈａｔ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｖｅｒｉｆｉｅｄＦＥＡｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ，ｔｈｅａｘｉａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉ

6、ｏｎｓａｎｄｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｆｏｒｃｅｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｗｅｒｅａｎａ－ｌｙｚｅｄ．ＴｈｉｓｉｓｈｅｌｐｆｕｌｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｌｏａｄｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｉｅｓｏｆｔｈｅＳＲＣｃｏｌｕｍｎｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｗｉｔｈｏｕｔｔｈｅｃｏｍｂｉｎｅｄｌｏａｄｉｎｇａｎｄｆｉｒｅｉｎｃｌｕｄｉｎｇｈｅａｔｉｎｇａｎｄｃｏｏｌｉｎｇｐｈａｓｅｓ，ｔｈｅｐｏｓｔ－ｆｉｒｅｒｅｓｉｄｕａｌｌｏａｄｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｉｅｓｏｆｔｈｅＳＲＣｃｏｌｕｍｎｓａｎｄｔｈｅｃｏｒ

7、ｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｐｅａｋｄｉｓｐｌａｃｅ－ｍｅｎｔａｒｅｎｏｎ－ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｖｅ，ａｎｄｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｆｏｒｃｅｓｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｉｎｔｈｅｓｅｃｔｉｏｎｏｃｃｕｒｓｕｎｄｅｒｔｈｅｆｕｌｌ－ｒａｎｇｅｌｏａｄｉｎｇａｎｄｆｉｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｅｌｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｌｕｍｎ（ＳＲＣＣ）；ｆｕｌｌ－ｒａｎｇｅｆｉｒｅ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌ；ｍｅｃｈａｎｉｃｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ＊收稿日期：２０１３－０６－１９；修回日期：２０１４－０７－３０基金项

8、目：“十二五”国家科技支撑计划项目（２０１２ＢＡＪ０７Ｂ０１）、国家自然科学基金项目（５１３０８５３９）资助作者简介：谭清华（１９８２－），男，讲师，博士。主要从事组合结构抗火研究。Ｅｍａｉｌ