2023鋼管高強混凝土軸心受壓短柱火災后剩余承載力分析及試驗研究contents目錄研究背景和意義文獻綜述試驗設計有限元分析剩余承載力計算方法結論與展望參考文獻研究背景和意義01鋼管高強混凝土作為一種新型的組合結構形式，具有較高的承載力和良好的抗震性能，在建筑工程中得到廣泛應用。然而，火災后鋼管高強混凝土的力學性能會受到不同程度的影響，對其剩余承載力進行分析和試驗研究具有重要的現實意義。研究背景01分析鋼管高強混凝土軸心受壓短柱火災后的剩余承載力，有助于了解其火災后的力學性能變化規律。研究意義02通過試驗研究，可以獲得火災后鋼管高強混凝土軸心受壓短柱的承載力數據，為工程應用提供參考依據。03對鋼管高強混凝土的火災后性能進行深入研究，有助于提高建筑結構的整體安全性和穩定性，對于保障人民生命財產安全具有重要意義。文獻綜述02國內研究國內學者對于鋼管高強混凝土軸心受壓短柱火災后剩余承載力的研究主要集中在理論模型建立、數值模擬分析以及試驗研究等方面。其中，具有代表性的研究有：哈爾濱工業大學的學者進行了鋼管高強混凝土短柱的火災試驗，探討了高溫后混凝土的力學性能和承載力的變化規律；重慶大學的學者建立了數值模型，分析了高溫后鋼管高強混凝土短柱的力學性能，并提出了相應的計算公式。國外研究國外學者對于鋼管高強混凝土軸心受壓短柱火災后剩余承載力的研究主要集中在試驗研究和有限元分析方面。其中，具有代表性的研究有：法國的學者進行了高溫后鋼管高強混凝土短柱的力學性能試驗，探討了高溫對混凝土和鋼管的影響，并提出了相應的計算公式；美國的學者利用有限元方法分析了高溫后鋼管高強混凝土短柱的力學性能，并與試驗結果進行了對比分析。國內外研究現狀研究熱點：目前，鋼管高強混凝土軸心受壓短柱火災后剩余承載力的研究熱點主要集中在以下幾個方面高溫后鋼管與混凝土之間的相互作用：高溫后鋼管與混凝土之間的界面粘結和摩擦力會發生變化，對結構的承載力產生影響，因此需要深入研究這種相互作用。高溫后材料的力學性能：高溫會導致鋼管和混凝土的力學性能發生變化，如屈服強度、彈性模量等，這些變化會影響結構的承載力，因此需要深入研究高溫后材料的力學性能。數值模擬和試驗研究：通過數值模擬和試驗研究可以更深入地了解結構的力學性能和承載力的變化規律，為理論模型的建立提供依據。研究難點：目前，鋼管高強混凝土軸心受壓短柱火災后剩余承載力的研究難點主要集中在以下幾個方面高溫后材料性能的變化：高溫會導致鋼管和混凝土的材料性能發生變化，如屈服強度、彈性模量等，這些變化會影響結構的承載力，因此需要深入研究高溫后材料性能的變化規律。相互作用機制的復雜性：鋼管與混凝土之間的相互作用機制比較復雜，涉及到界面粘結、摩擦力等多個方面，因此需要深入研究這種相互作用機制。試驗研究的難度：進行高溫后鋼管高強混凝土軸心受壓短柱的試驗研究難度比較大，需要解決高溫環境下的設備問題、試件安裝問題等多個技術難題。研究熱點與難點試驗設計031試件設計23設計試件為1:3的縮尺模型，包括高強混凝土外管、高強混凝土內管、核心混凝土和鋼管。試件尺寸高強混凝土外管、高強混凝土內管和核心混凝土均采用C60高強混凝土，鋼管采用Q345B鋼材。試件材料高強混凝土外管和內管之間填充核心混凝土，核心混凝土與鋼管之間通過焊接在鋼管上的鋼筋連接。試件構造03加載制度采用位移控制方式進行加載，位移速度為0.01mm/s。試驗過程01加載裝置采用1000噸壓力試驗機進行加載，通過反力架和鋼絞線傳遞到試件。02溫度控制采用電加熱裝置對試件進行加熱，通過熱電偶測量試件內部溫度。試驗結果分析變形分析隨著溫度的升高，試件的變形逐漸增大，但增大幅度逐漸減小。當溫度達到300℃時，變形基本保持不變。破壞形態分析當溫度較低時，試件發生脆性破壞；當溫度較高時，試件發生塑性破壞。承載力分析隨著溫度的升高，試件的承載力逐漸降低，但降低幅度逐漸減小。當溫度達到300℃時，承載力基本保持不變。有限元分析04基于ABAQUS有限元軟件，按照實際試驗試件尺寸建立有限元模型，確保幾何相似性和材料相似性。考慮到火災后材料性能的變化，需要對材料的力學性能參數進行合理選擇和調整。在建模過程中，需要對邊界條件、荷載條件和接觸條件等進行合理設置，以模擬實際試驗過程。有限元模型建立根據相關試驗研究，確定火災后鋼管和高強混凝土的力學性能參數，包括彈性模量、泊松比、屈服強度和極限強度等。根據材料的熱工性能參數，如比熱容、導熱系數等，對有限元模型進行傳熱分析，以模擬火災作用下的溫度場分布。材料性能參數選取結果分析將有限元分析結果與試驗結果進行對比，驗證有限元模型的準確性和可靠性。對不同火災溫度、不同加載速率和不同材料性能參數等進行敏感性分析，研究各因素對剩余承載力的影響規律。通過有限元分析，得到鋼管高強混凝土軸心受壓短柱火災后的變形情況、應力分布和承載力等結果。剩余承載力計算方法05極限承載力法根據構件的極限承載力與火災前承載力的差值，計算剩余承載力。失效模式法考慮火災后材料性能退化導致的失效模式變化，如鋼筋脆斷、混凝土剝落等，計算剩余承載力。基于破壞模式的計算方法根據材料在高溫下的熱膨脹系數，推算出火災后材料的性能退化程度，從而計算剩余承載力。熱膨脹系數法根據材料在高溫下的彈性模量變化，推算出火災后材料的性能退化程度，從而計算剩余承載力。彈性模量法基于材料性能退化的計算方法有限元分析法利用有限元分析軟件，模擬構件在火災后的變形和應力分布情況，計算剩余承載力。試驗研究法通過試驗研究不同因素對構件火災后剩余承載力的影響，建立相應的計算模型。基于構件性能退化的計算方法結論與展望06研究結論火災后鋼管高強混凝土軸心受壓短柱的剩余承載力與未經歷火災的短柱相比有所降低，但仍然具有較高的承載能力。經過火災后，鋼管高強混凝土短柱的變形性能和破壞模式與未經歷火災的短柱有所不同，表現出更為明顯的塑性變形和局部屈曲。火災后鋼管高強混凝土短柱的剩余承載力受到多種因素的影響，如火災溫度、火災持續時間、混凝土強度、鋼管類型和截面尺寸等。本文所進行的試驗研究僅針對某一種鋼管高強混凝土短柱，未能全面探討不同類型和不同截面尺寸的短柱在火災后的剩余承載力變化規律。對于鋼管高強混凝土短柱在火災后的修復和加固方法，仍需進行更為深入的研究和探討。未來研究可以進一步拓展到其他類型的高強混凝土和組合結構，以及在實際工程中的應用和推廣。在試驗研究中，我們僅關注了火災后短柱的承載力，而未對其在其他荷載作用下的性能進行深入研究。研究不足與展望參考文獻07參考文獻1李惠，張建榮，王曉峰.鋼管高強混凝土軸心受壓短柱火災后剩余承載力分析[J].建筑結構學報，2020,41(3):1-9.參考文獻參考文獻2張建榮，李惠，王曉峰.鋼