【摘 要】
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钢管混凝土异形柱在建筑布局上具有很大的灵活性,越来越多的建筑结构开始采用钢管混凝土异形柱,同时也受到了许多研究人员的青睐。本文对多层多跨钢管混凝土异形柱框架结构的火灾全过程以及单层单跨刚性及半刚性钢管混凝土异形柱框架的滞回力学性能进行研究,主要工作内容如下:(1)建立钢管混凝土柱在高温下、高温后以及火灾全过程作用下的有限元模型,建立高温下钢管混凝土框架的有限元模型,对已有的59个试验算例进行计算,
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目(51678151):装配式钢管混凝土异形柱组合结构体系火灾全过程工作机理与失效控制; 福建省自然科学基金项目(2019J01780):双向荷载作用下钢管混凝土异形柱的抗震性能研究;
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钢管混凝土异形柱在建筑布局上具有很大的灵活性,越来越多的建筑结构开始采用钢管混凝土异形柱,同时也受到了许多研究人员的青睐。本文对多层多跨钢管混凝土异形柱框架结构的火灾全过程以及单层单跨刚性及半刚性钢管混凝土异形柱框架的滞回力学性能进行研究,主要工作内容如下:(1)建立钢管混凝土柱在高温下、高温后以及火灾全过程作用下的有限元模型,建立高温下钢管混凝土框架的有限元模型,对已有的59个试验算例进行计算,有限元计算结果和试验结果吻合良好。(2)确定温度分析以及受力分析阶段的材料热工参数以及本构模型、单元类型以及界面约束条件,自编程序来进行各单元历史最高温度的提取、场变量的变化、材料高温蠕变以及非受火区域混凝土的本构模型定义,建立多层多跨钢管混凝土框架结构火灾全过程多尺度模型,得到火灾全过程作用下的多层多跨钢管混凝土框架结构的工作机理和破坏模态。(3)采用本文提出的有限元模型,对影响钢管混凝土异形柱框架在火灾全过程下受力性能的参数进行分析,如:火灾工况(α)、梁类型(β)、梁火灾荷载比(nfb)以及柱火灾荷载比(nfc),共216个有限元分析模型,通过分析各参数变化下框架的力学性能,更为清晰的了解该类结构火灾全过程力学性能,并提出钢管混凝土异形柱框架的防火设计方法。(4)本文进行了两个钢管混凝土异形柱-钢筋混凝土梁框架试件(一个刚性连接框架和一个半刚性连接框架)和两个钢管混凝土异形柱-组合梁框架试件(一个刚性连接框架和一个半刚性连接框架)的滞回性能试验研究,研究该类框架试件的各项滞回性能指标,试验结果表明,试件的P-Δ滞回曲线较为饱满,强度退化和刚度退化现象不明显,说明该类框架具备良好的框架的抗震性能和耗能性能。(5)利用ABAQUS有限元分析软件建立钢管混凝土异形柱平面框架模型,建立与试验试件实际尺寸相同的三维单元模型,分析结果表明,计算结果和试验结果吻合良好,最后对钢管混凝土异形柱-组合梁框架和钢管混凝土异形柱-钢筋混凝土梁框架的工作机理进行分析。
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