摘要
相对于圆、矩形截面柱，以T、L形等为代表的钢管混凝土异形柱，更符合建筑平面要求，提高了空间利用率。而普通钢管混凝土异形柱钢管对核心混凝土的约束弱，钢板易鼓曲。常温下，通过在T形柱纵向截面均匀布置加劲钢筋，实现延缓或减小钢管表面局部屈曲，增强钢管约束能力的目的，在大幅减少钢管壁厚时，其力学性能仍满足建筑结构要求。但目前，尚无关于加劲薄壁T形钢管混凝土中长柱耐火性能的研究，制约了其进一步推广，为准确预测此类试件耐火极限，本文开展了火灾下加劲薄壁T形钢管混凝土中长柱抗火性能研究。主要研究工作及成果如下： （1）进行了6根加劲薄壁T形钢管混凝土中长柱及1根非加劲试件在ISO-834标准火灾作用下四面均匀受火的抗火性能试验，获得关键位置实时温度变化曲线、试件整体轴、侧向变形曲线及受火破坏形态。试验结果表明，与非加劲试件相比，加劲钢筋纵向间距为80mm的试件耐火极限提高275%，具有更好的抗火性能；荷载比对试件耐火极限影响显著，随荷载比增大耐火极限呈指数下降。 （2）采用顺序热力耦合方式，建立加劲薄壁T形钢管混凝土中长柱ISO-834标准火灾作用下温度场及耐火极限有限元模型。与试验实测数据及相关文献试验结果对比，验证了模型的可靠性，随后进行机理分析。分析表明，T形试件截面温度呈单对称分布，以加劲钢筋为界形成升温环区，混凝土升温具有显著的滞后效应；加劲钢筋的设置使得外部钢管屈曲半波增多，屈曲程度减小，应力分布愈加均匀，从而优化了抗火性能。 （3）基于热力耦合有限元模型，分析不同参数对加劲薄壁T形钢管混凝土中长柱耐火极限的影响规律。结果表明，适当减小加劲钢筋纵向间距、含钢率、钢管屈服强度，增大混凝土强度，可提高试件耐火性能。本文提出ISO-834标准火灾作用下，考虑上述影响因素的加劲薄壁T形钢管混凝土中长柱耐火极限简化计算公式。当耐火极限大于10min时，简化公式具有较高计算精度，可为该类试件工程应用提供参考。
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