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钢管混凝土构件因其制作和施工方便、承载力高、耐火性能好、塑性性能好以及经济效益好等优点在近些年来得到了广泛的应用。近年来建筑火灾发生的频率非常高,建筑发生火灾后将会带来难以估计的损失。一旦建筑物的主体结构起火后发生破坏,将会使被困人员的逃生和救援工作难以施展。钢管混凝土柱是建筑结构主要的承重构件之一,其在火灾下的力学性能具有十分重要的研究意义。 本文通过分析国内外学者对钢材和混凝土热工性能的研究,选择了热工性能参数,建立了方钢管混凝土柱温度场有限元分析模型,考虑了防火层厚度、柱截面尺寸以及火灾作用时间等因素对对柱截面的温度场分布的进行了分析,得到了算例的验证。计算分析表明,随着火灾温度的升高,钢管及核心混凝土的温度在逐渐上升。通过分析不同时刻的温度场分布云图,可以看出柱截面边缘的等温线与截面形状较为接近,随着受火时间的增加,柱截面四个角等温线的退化越来越明显,在截面内部的等温线逐渐趋于圆形。随着柱截面尺寸的增大,核心混凝土的温度逐渐降低;而增大防火保护层的厚度能有效的延缓钢管和混凝土的升温过程,提高钢管混凝土柱的耐火性能。 在方钢管混凝土柱的热分析后,将热分析结果作为体荷载施加到模型上进行热力耦合计算。通过算例分析了方钢管混凝土柱在不同荷载作用下变形—时间曲线,得到了算例的耐火极限。通过分析发现,在加载初期,由于荷载的初作用使柱顶端发生了Z轴负向的变形,随着钢管混凝土柱的温度升高,钢管和混凝土受热膨胀,产生了正向的变形。分析应力图可以得到,在柱子两端的四个角处出现了应力集中,部分区域的混凝土的抗压强度超过了屈服值。