摘要
装配式建筑是一种符合“绿色建筑”特征的建筑形式，具有可持续性、产业化程度高、节能环保、综合效益好等优点。传统的装配式型钢混凝土异形柱解决了柱角突出于墙面的问题，改变了纯钢异形柱的破坏模式同时能解决防火、防腐的问题，但需要现场浇筑混凝土连接，并且需要连接型钢和纵筋，施工难度大，不利于装配化施工。 针对上述问题，提出一种十字形防火板混凝土包裹型钢异形柱作为研究对象，混凝土与内部型钢协同工作，既能发挥混凝土的抗压性能，同时混凝土也能限制内部型钢腹板和翼缘的局部稳定，提高构件的承载力。而且配筋少，连接只需连接型钢，降低施工难度，实现现场装配化施工。 为了研究十字形混凝土包裹型钢异形柱轴心受压承载力性能，对其进行轴压试验，分析型钢翼缘腹板厚度、箍筋间距、混凝土强度、翼缘混凝土保护层厚度对试件承载力及破坏模式的影响，获得了试件裂缝开裂过程、破坏模式、峰值荷载及延性系数等性能指标。通过有限元软件ABAQUS对混凝土包裹厚度及强度、型钢尺寸、箍筋布置等参数进行进一步分析，探究试件承载力及延性等力学性能随上述参数变化的规律，给出适用于工程实际需求的构造方案。根据试验结果和有限元应变分析，对于型钢和箍筋对内部混凝土的约束作用，对混凝土进行约束区域划分，得到型钢和箍筋对混凝土约束效应的表示方法，并应用叠加原理提出十字形混凝土包裹型钢异形柱轴压承载力的计算公式。 为了研究十字形防火板混凝土包裹型钢异形柱耐火性能，对其进行抗火试验，炉内温度按照ISO834标准升温曲线变化。分析包裹材料、防火板厚度、翼缘混凝土保护层厚度对试件抗火性能的影响，获得内部型钢测点温度变化和不同包裹形式下温度变化规律。通过有限元软件ABAQUS建立了温度场模型，对混凝土包裹厚度、防火板厚度、型钢翼缘腹板尺寸等参数进行进一步分析，获得了满足防火要求的防火板与混凝土相结合的复合包裹形式。并对受火后的试件进行数值模拟分析，得到了试件灾后剩余承载力与防火板厚度、翼缘混凝土保护层厚度的关系。
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