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异形钢管混凝土芯柱是在钢筋混凝土异形柱和钢管混凝土组合柱的基础上提出的一种新形的构件形式.它充分避免了传统矩形柱在室内突出的缺陷,具有承载力高,塑性和韧性好,施工方便,耐火性能较好等特点。异形钢管混凝土芯柱主要有三种截面形式,即十字形,T形,L形。三种截面形式可布置在建筑中的中柱,边柱,以及角柱。经过课题组研究表明其在常温下受力性能良好,而在高温性能方面还有待研究。 本文对T形,十字形钢管混凝土芯柱主要对以下几个方面进行了初步研究: 利用有限元模拟软件ABAQUS对T形、十字形钢管混凝土芯柱的温度场分布情况进行模拟,为进一步研究高温下柱的力学性能奠定基础。本文采用ISO-834标准升温曲线对芯柱进行升温,通过温度场分布云图可以直观地看出柱截面的温度分布情况,通过绘制出的升温曲线可以看出钢管、内外混凝土在火灾中的升温情况。 运用ABAQUS中热一力耦合的方法对高温下T形、十字形钢管混凝土芯柱的力学性能进行分析。文中采用偏心率与轴压力两个参数变化进行分析,随着温度的升高柱的位移变化情况,最终确定了异形钢管混凝土芯柱的“耐火时间”,并绘制出了偏心率与“耐火时间”、轴压力与“耐火时间”的关系曲线图。 在平截面假定基础上运用叠加法,推导了T形钢管混凝土芯柱正截面承载力的计算表达式,编程结果与ABAQUS模拟值对比,其值比较吻合,说明该计算方法是可行性。另外还用MATLAB分析了不同荷载加载角,荷载偏心距,混凝土强度等级以及钢管厚度等因素对T形钢管混凝土芯柱极限承载力的影响,并举例说明该程序的实用性。 本文所做的工作为今后深入研究该种构件常温下的力学性能及高温下的力学性能、耐火极限提供一定的参考作用。