火災(zāi)后型鋼混凝土柱抗震性能及其加固修復(fù)研究

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1、火災(zāi)后型鋼混凝土柱抗震性能及其加固修復(fù)研究之研究現(xiàn)狀摘　要:從火災(zāi)后鋼材及混凝土力學(xué)性能、型鋼混凝土的抗震性能、火災(zāi)后的型鋼混凝土柱加固修復(fù)3個(gè)方面進(jìn)行了論述,介紹了目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于火災(zāi)后型鋼混凝土結(jié)構(gòu)抗震及加固修復(fù)研究的主要進(jìn)展及成果。關(guān)鍵詞:火災(zāi)后,型鋼混凝土柱,抗震性能加固修復(fù)隨著型鋼混凝土（SRC）結(jié)構(gòu)在多、高層建筑和工業(yè)廠房中的應(yīng)用日益增多，其遭受長(zhǎng)期高溫作用或突發(fā)火災(zāi)事故的可能性也不斷增加。高溫作用不僅使組成SRC柱的鋼材和混凝土材料的性能發(fā)生劣化，而且還會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成不均勻溫度場(chǎng)，引起溫度應(yīng)力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損傷、承載力

2、下降，甚至造成嚴(yán)重事故。而目前國(guó)內(nèi)對(duì)于型鋼混凝土的抗震性能的研究主要集中在對(duì)于剪跨比很小的短柱抗震性能研究和高強(qiáng)混凝土的短柱以及壓彎起控制作用的型鋼混凝土長(zhǎng)柱的研究，對(duì)于火災(zāi)后的型鋼混凝土的柱抗震性能及其加固修復(fù)研究目前還未見報(bào)道，所以對(duì)于火災(zāi)后的型鋼混凝土柱的抗震性能及其加固修復(fù)是十分必要和迫切的。1　標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)后鋼骨混凝土柱的力學(xué)性能鄭永乾、韓林海(2006年)確定了高溫下組成鋼骨混凝土的鋼材和混凝土的熱工參數(shù)與力—熱本構(gòu)關(guān)系模型,利用有限元法計(jì)算了鋼骨混凝土柱截面溫度場(chǎng),并分析了截面尺寸、構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比、截面含鋼率、截面配筋率、

3、荷載偏心率、鋼骨和鋼筋屈服強(qiáng)度、混凝土強(qiáng)度、截面高寬比等參數(shù)對(duì)耐火極限及火災(zāi)下構(gòu)件承載力的影響規(guī)律,提出鋼骨混凝土柱耐火極限的實(shí)用計(jì)算公式。蔣東紅、李國(guó)強(qiáng)等(2005年)提出了在標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)升溫作用下鋼骨混凝土軸壓柱極限承載力與變形的計(jì)算方法,并通過試驗(yàn)對(duì)計(jì)算方法進(jìn)行了驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上,對(duì)混凝土強(qiáng)度、鋼骨強(qiáng)度、鋼骨含鋼率、截面寸和受火時(shí)間等承載力影響參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算分析,并分別給出了擬合計(jì)算式。韓林海楊華霍靜思楊有福（2002年）通過對(duì)6個(gè)矩形截面鋼管混凝土柱按ISO-834標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線升溫作用后的試驗(yàn)研究火災(zāi)作用后矩形鋼管混凝土柱的

4、力學(xué)性能和剩余承載力結(jié)果表明在本次試驗(yàn)參數(shù)范圍內(nèi)火災(zāi)后裸鋼管混凝土柱的承載力損失嚴(yán)重在確定了鋼材和混凝土在高溫作用后應(yīng)力~應(yīng)變關(guān)系模型的基礎(chǔ)上計(jì)算了火災(zāi)作用后矩形鋼管混凝土壓彎構(gòu)件荷載~變形關(guān)系曲線理論計(jì)算結(jié)果得到試驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證在分析了各參數(shù)如火災(zāi)持續(xù)時(shí)間構(gòu)件截面含鋼率鋼材種類混凝土強(qiáng)度等級(jí)荷載偏心率構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比截面高寬比和構(gòu)件截面尺寸等影響的基礎(chǔ)上提出火災(zāi)作用后矩形鋼管混凝土柱承載力實(shí)用計(jì)算方法。霍靜思韓林海（2006年）進(jìn)行了外加強(qiáng)環(huán)板型鋼管混凝土柱2鋼梁節(jié)點(diǎn)在恒定軸壓力和水平往復(fù)荷載作用下的滯回性能試驗(yàn)研究,考察了試驗(yàn)參數(shù),

5、如柱截面形式(圓形和方形截面)、受火時(shí)間、梁柱線剛度比和軸壓比等對(duì)該類節(jié)點(diǎn)的延性和耗能指標(biāo)的影6.響規(guī)律,并對(duì)該類節(jié)點(diǎn)火災(zāi)后的節(jié)點(diǎn)剛性和節(jié)點(diǎn)域剪切變形性能進(jìn)行了分析林曉康,韓林海（2005年）對(duì)火災(zāi)作用后,鋼管混凝土柱的強(qiáng)度和剛度均會(huì)遭受損失,需進(jìn)一步考察其抗震能力。本文介紹了7個(gè)火災(zāi)后圓鋼管混凝土試件滯回性能試驗(yàn)研究,采用數(shù)值方法對(duì)荷載2位移滯回關(guān)系曲線進(jìn)行全過程分析,計(jì)算分析了軸壓比、長(zhǎng)細(xì)比、含鋼率、鋼材屈服極限、混凝土抗壓強(qiáng)度、受火時(shí)間等參數(shù)對(duì)荷載2位移關(guān)系骨架線的影響。研究結(jié)果表明,火災(zāi)作用后圓鋼管混凝土柱滯回關(guān)系曲線形

6、狀飽滿,無明顯的捏縮現(xiàn)象,但試件的極限承載力和彈性剛度會(huì)有所降低陸洲導(dǎo)、余江滔等(2006年)進(jìn)行了12個(gè)鋼骨混凝土柱火災(zāi)下反應(yīng)的試驗(yàn),利用有限單元法和有限差分法的混合解法,編制有限元計(jì)算程序,得到鋼骨混凝土柱的溫度分布和極限承載力的數(shù)值計(jì)算方法,并通過各種受火時(shí)間、長(zhǎng)細(xì)比和偏心距的鋼骨混凝土柱抗火性能的計(jì)算,得出了相應(yīng)的極限承載力計(jì)算公式。鄭永乾，韓林海，經(jīng)建生采用纖維模型法和有限元軟件ABAQUS計(jì)算了火災(zāi)下型鋼混凝土梁的變形以及耐火極限，初步了解了型鋼混凝土梁的高溫力學(xué)性能。在此基礎(chǔ)上，利用纖維模型法分析了截面尺寸、截面含

7、鋼率、受拉鋼筋配筋率、型鋼屈服強(qiáng)度、鋼筋屈服強(qiáng)度、混凝土強(qiáng)度、截面高寬比和鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度等參數(shù)對(duì)火災(zāi)下構(gòu)件承載力的影響規(guī)律，最后提出了型鋼混凝土梁耐火極限的實(shí)用計(jì)算公式。侯進(jìn)學(xué)，毛小勇為更加真實(shí)地反應(yīng)構(gòu)件在火災(zāi)中的實(shí)際狀況，了解升、降溫過程中荷載存在對(duì)高溫后構(gòu)件性能的影響，進(jìn)行了2根偏壓型鋼混凝土柱的抗火全過程試驗(yàn)。試驗(yàn)采用ISO-834標(biāo)準(zhǔn)升、降溫曲線，并保持火災(zāi)作用時(shí)荷載恒定；同時(shí)，分析了構(gòu)件強(qiáng)度和變形發(fā)展規(guī)律。結(jié)果表明，火災(zāi)作用后試件的破壞形態(tài)和特點(diǎn)與常溫下有顯著不同；構(gòu)件受力性能和剩余承載力主要與預(yù)加荷載、火災(zāi)持

8、續(xù)時(shí)間等因素有關(guān)；荷載較大時(shí)試件可能在降溫段發(fā)生破壞毛小勇,高偉華,李麗麗,徐悅軍在實(shí)際火災(zāi)中,結(jié)構(gòu)中的柱子有可能處于三面受火的狀態(tài)。由于受火邊界的差異,其耐火性能與四面受火的情況有所不同。為認(rèn)識(shí)三面受火型鋼混凝土(SRC)柱的耐火性能,進(jìn)行了兩根ISO?834