钢管再生混凝土静力和抗火性能的研究

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1、硕士学位论文钢管再生混凝土静力和抗火性能的研究STUDYONTHESTATICANDFIRERESISTANCEPROPERTYOFTHERECYCLEDCONCRETEFILLEDSTEELTUBE罗超宁哈尔滨工业大学2015年12月国内图书分类号：TU398+.9学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工学硕士学位论文钢管再生混凝土静力和抗火性能的研究硕士研究生：罗超宁导师：查晓雄教授申请学位：工学硕士学科：结构工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2015年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU398+.9

2、U.D.C:624DissertationfortheMasterDegreeofEngineeringSTUDYONTHESTATICANDFIRERESISTANCEPROPERTYOFTHERECYCLEDCONCRETEFILLEDSTEELTUBECandidate：LuoChaoningSupervisor：Prof.ZhaXiaoxiongAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeofEngineeringSpeciality：StructuralEngineeringAffiliation：Shenzhen

3、GraduateSchoolDateofDefence：December,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要与传统的钢筋混凝土构件相比，钢管混凝土构件具有更简单的形式、更方便施工、易支模等优势，在要求兼具美观和实用的现代化建筑得到广泛地使用。同时，随着工程建设的发展，越来越多的建筑废弃物也随之产生，这严重地制约社会和经济的发展。再生混凝土技术是一项可以循环利用废弃混凝土的绿色环保技术，能够有效地缓解废弃物处置问题。与普通混凝土相比，再

4、生混凝土的吸水率大、强度低、变形大，为了弥补这些缺点，可以使用钢管与再生混凝土组合的形式。本文研究的对象正是钢管再生混凝土，对其短柱轴压承载力和长柱稳定性能，以及未配筋和配筋钢管再生混凝土柱的抗火性能进行了探讨，为它今后在实际工程的运用提供依据。本文分析大量现有的试验数据，对再生混凝土的基本性能进行了研究，得到了其抗压强度、弹性模量、极限应变与再生粗骨料取代率的关系式。基于普通混凝土本构关系，构造一种适合再生混凝土的本构关系，并通过有限元验证这种本构关系的适用性。根据普通混凝土的各热工参数的理论方法和计算公式，计算出再生混凝土在各取代率的热工参数，对已有

5、计算公式进行了修正，为后续的抗火性能研究打下基础。基于钢管普通混凝土统一理论，利用“等效面积”的概念，考虑套箍效应的折减，推导了钢管再生混凝土短柱轴压承载力公式。然后根据之前构造的本构关系，建立短柱的有限元模型，通过公式计算值分别与模拟结果和试验结果两者做对比，验证计算公式的适用性。使用现有规程评估钢管再生混凝土长柱的稳定性，可能会造成设计上的不安全，因此，利用数据库，修正了长柱稳定系数计算公式，并利用试验数据对该公式进行了对比验证。通过有限元模拟已有的钢管混凝土抗火试验，论证该有限元建模方法的可靠性，改变火荷载比，空心率等参数，建立钢管再生混凝土柱高温

6、下的模型，获得这些参数对钢管再生混凝土柱的耐火时间的影响规律。在平均温度场的基础上，基于常温下钢管再生混凝土承载力公式，推导了高温下其承载力计算式，并通过试验数据进行验证。由于钢管再生混凝土柱仍不能够满足国内相关规范和标准对于柱构件最低耐火时间的要求，本文继续分析了在无需涂抹耐火材料情况下，采用内配钢筋的方式加强钢管再生混凝土的耐火性能，通过模拟结果可以看出其对抗火性能确有提高作用，并运用叠加原理推导高温下内配钢筋钢管再生混凝土的承载力计算式。最后，分析了配筋率和-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文含钢率对耐火极限的影响，并得到合理的配筋率，为抗火设计提

7、供参考。关键词：再生混凝土；钢管再生混凝土；静力性能；耐火极限；内配钢筋-II-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractComparedwiththetraditionalreinforcedconcretemembers,theconcretefilledsteeltubes（CFST）arewidelyusedinthepracticalmodernbuildingsbecauseofitssimpleform,convenientconstructionandeasyformwork.Meanwhile,withthedevelopmento

8、fengineeringconstruction,moreandmorecons