大长细比钢管混凝土柱受火工作机理研究

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1、大长细比钢管混凝土柱受火工作机理研究重庆大学硕士学位论文(专业学位)学生姓名：赵鹏飞指导教师：胡鹰研究员兼职导师：陈剑锋高工学位类别：工程硕士（建筑与土木工程领域）重庆大学土木工程学院二O一六年五月Analyticalmodelingoffirebehaviorofslenderconcrete-filledtubularcolumnsAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfession

2、alDegreeByZhaoPengfeiSupervisedbyAss.Prof.HuYingPluralisticSupervisedbyChenJianfengSpecialty:ME(StructuralEngineeringField)CollegeofCivilEngineeringofChongqingUniversityChongqing,ChinaMay,2016中文摘要摘要钢管混凝土柱(CFT)具有抗压承载能力高、塑性和韧性好、施工方便及周期短、经济效益好等优势，近年来在高层建筑得到广泛应用

3、。本文对标准火灾下组合柱的温度场计算进行了深入的数值模拟分析，探讨了常温下和高温下大长细比钢管混凝土柱工作机理，开展了常温下钢管混凝土柱极限承载力及延性分析，进行了高温下钢管混凝土柱耐火时间的参数化分析。主要研究工作与成果包括：（1）探究了钢材及混凝土热工参数、钢-混凝土界面热阻、热辐射系数和对流换热系数等对组合柱温度场分布的影响。通过与大量的相关实验数据相对比，检验了温度场数值分析方法的准确性与普适性。（2）采用热-力顺序耦合的分析方式，计算组合柱恒载载升温条件下的力学响应，并与实验结果对比，验证了结果的准确

4、性。为了获得较为理想的有限元模拟结果，本文针对影响模型的主要因素做了大量的敏感性分析。结果显示：库伦摩擦力模型能够较为准确的模拟钢管与混凝土之间的接触，且摩擦系数对结果影响不大；初弯曲对力学性能的影响主要表现在轴向位移的下降段，且初弯曲越大，构件轴向位移下降越快，耐火时间越短；使用有限元分析计算时，采用合理的伪动力能量可以有效避免构件出现急剧变化的情况；使用日本规范所推荐的钢材热膨胀系数，避免了轴向位移-时间曲线在下降段出现小平台现象，与实际情况较为接近。（3）本文建立了26个三维实体精确有限元模型。对高温下大

5、长细比组合柱工作机理进行了参数化对比分析：常温下不同长细比柱极限承载力及延性，规范及有限元计算耐火时间，钢管径厚比，全部与半面受火分析，荷载比影响分析，组合柱轴向约束刚度。结果显示：常温下，随着正则化长细比的减小，CFT常温下的延性逐渐增强；对于三种边界条件F-F，P-F和P-P，随着边界约束的减弱，其延性逐渐下降；对于具有相同边界条件的组合柱，钢管较厚的模型具有更好的延性；对于半边受火和全部受火来说，钢管厚度