部分预制装配型钢混凝土柱火灾后轴压性能试验研究

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文部分预制装配型钢混凝土柱火灾后轴压性能试验研究专业：结构工程硕士生：张林指导教师：杨勇教授摘要部分预制装配型钢混凝土柱（partiallyprefabricatedsteelreinforcedconcretecolumn，PPSRC柱）是指在工厂预制型钢混凝土柱外壳，施工现场吊装、装配并完成现浇部分混凝土浇筑的型钢混凝土柱构件。目前，对于火灾后部分预制型钢混凝土柱的力学性能研究较少，极大地制约了该组合结构的应用和推广。本文运用试验研究、数值模拟以及理论分析，对PPSRC柱

2、的火灾后轴压力学性能进行深入研究：首先，以现浇混凝土强度、配箍间距以及截面尺寸为参数，开展了9个PPSRC短柱轴压性能试验，其中包括8个火灾后轴压试验试件和1个常温轴压试验对比试件。通过试验观察试验现象和试件破坏形态，并获得了标准火灾下试件柱中截面测点温度-时间曲线、轴压下荷载-位移曲线和剩余承载力等试验数据，并在此基础上分析了试件延性和刚度退化规律。试验结果表明：箍筋间距、现浇混凝土强度对截面温度场影响不大，型钢保护层越大，截面内部温度升高越慢且历程最高温度越低。随着现浇混凝土强度的增加，试件剩余承

3、载力增大但承载力影响系数提高有限，刚度退化变化也不大。箍筋间距减小对火灾后试件剩余承载力和延性提高都是有利的，对试件轴压刚度影响不大。高温作用后试件延性较常温下增加，空心试件较实心试件火灾后延性要差，刚度退化也更为严重。其次，在合理选取钢材和混凝土的热工参数和本构关系的基础上，运用有限元分析软件ABAQUS对PPSRC柱进行标准火灾下温度场和火灾后轴压性能模拟，模拟结果与试验结果吻合较好，证明了模型的有效性。在此基础上，对PPSRC柱进行火灾高温损伤评估，并对不同保护层厚度、受火时间、型钢强度和含钢率

4、下PPSRC柱进行高温后轴压承载力参数分析。分析结果表明，火灾后试件剩余承载力影响系数随着型钢保护层厚度的增加而增加，随着受火时间增加而减小，型西安建筑科技大学硕士学位论文钢强度和含钢率在一定范围内可以提高试件的火灾后剩余承载力影响系数。最后，依照相关规范和约束混凝土理论，对常温下部分预制装配型钢混凝土轴压短柱的轴压承载力进行理论计算，计算值与试验值较为接近。并以极限平衡理论为基础，给出了火灾后部分预制装配型钢混凝土轴压短柱的剩余承载力计算公式，计算结果与试验结果和有限元模拟结果接近且偏于安全。关键词

5、：部分预制装配型钢混凝土柱;火灾试验;剩余承载力试验;活性粉末混凝土;有限元分析;试验研究论文类型：应用基础研究基金项目：国家自然科学基金（51578443）西安建筑科技大学硕士学位论文StudyonAxialCompressionPerformanceofPartiallyPrefabricatedSteelReinforcedConcreteColumnsafterfireSpecialty:StructuralEngineeringName:ZhangLinInstructor:Prof.Yan

6、gYongABSTRACTPartiallyprefabricatedsteelreinforcedconcretecolumn(PPSRCcolumn)isakindofcolumnmemberwhoseoutersteelreinforcedcolumnisprefabricatedattheshops,andthenbepouredthecast-in-placeinternalconcreteafterbeinghoistedandbeingassembledattheconstruction

7、site.ButnowlessresearchhasbeendoneonthemechanicalperformanceofPPSRCColumnsafterfire,whichbadlypreventsitsapplication.ThispaperfocusesontheaxialcompressionperformanceofthePPSRCcolumnsafterfireaccordingtotheexperimentalstudy,numericalsimulationandtheoreti

8、calanalysis.Compressionstrengthoftheinternalconcrete,stirrupspacingandsectionsizeforthechangeparameters,9PPSRCshortcolumnsaredesignedandtestedtostudytheircompressionmechanicalbehaviorsafterfire.Theyincludes8postfiretestspecimensa