震后受损钢筋混凝土框架柱抗火性能研究

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钢筋混凝土框架结构在建筑领域应用广泛。梁与柱是框架结构中最重要的构件。柱的损伤破坏,严重时可引起结构整体倒塌。虽然关于钢筋混凝土柱的耐震性能与耐火性能的研究众多,但地震后出现裂缝、局部混凝土压碎、保护层脱落等不同程度损伤的钢筋混凝土柱,对其耐火性能的研究较少。本文针对局部保护层脱落的钢筋混凝土柱,考虑了233种工况,对其耐火性能的影响因素进行了分析。具体研究内容如下:(1)通过统计实际地震后框架柱损伤破坏资料以及相关实验,明确了柱的破损位置、特征、形式及破损过程,为建立破损柱计算模型确定了合理的尺寸;(2)采用ANSYS建立三维柱模型对混凝土柱温度场分布进行了有限元模拟,分析了受火形式、保护层厚度、破损部分、破损长度等影响因素对温度场分布的影响;(3)建立钢筋混凝土柱有限元模型,将数值模拟结果与德国Hass所做试验进行对比,验证了数值模拟结果的准确性,为进一步研究各个参数对柱耐火极限的影响奠定基础;(4)通过考虑233种工况,分析了轴压比、长细比、偏心率、破损长度对柱耐火极限的影响程度。计算结果表明:轴心受压柱耐火极限折减系数分别随轴压比、长细比的增大而下降;压弯破坏的偏心受压柱耐火极限折减系数分别随轴压比、长细比、偏心率的增大而下降;失稳破坏的偏心受压柱耐火极限折减系数分别随轴压比、长细比、偏心率的增大而增大。柱耐火极限折减系数随破损长度的增大而下降,但当达到一定长度后,折减系数下降很慢。
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