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方钢管钢骨混凝土集合了钢管混凝土和钢骨混凝土的优点,由于此结构承载力大、抗震性能好等诸多优点,已经在现代社会工程上的高层、超高层建筑开始得到逐渐的应用,其在常温下的力学性能已经得到了国内一些学者和高校的研究,并且取得了相应的学术成果。然而,对于方钢管钢骨混凝土柱的耐火性能研究甚少,尚未见任何试验报道,属于空白阶段,对此类结构的应用存在一定的安全隐患。本文将通过有限元方法对方钢管钢骨混凝土柱的耐火性能进行研究,找出影响其耐火性能的因素,同时利用数学软件ORIGIN7.O回归得到承载力影响系数,为具有此种结构的实际工程遇到火灾时提供参考依据。 本文首先对于混凝土和结构钢的热工参数与高温下力学性能进行总结,进行了比较,选定材料的热工参数后,运用大型非线性有限元分析软件ABAQUS建立三维模型后,对已有试验的方钢管混凝土柱、方钢骨混凝土柱分别在其试验升温曲线下进行温度场模拟,并将有限元分析结果与已有试验进行了对比,模拟结果很好的吻合了试验曲线,证明了此种方法的可靠性。在此基础上分析了四面火灾下方钢管钢骨混凝土柱截面温度场模拟,同时总结了其分布特点和影响因素。 得到温度场分布后,将其结果然导入力学分析模块,可以进行耐火性能分析。同样先对已有试验数据的方钢管混凝土柱、方钢骨混凝土柱的耐火极限进行模拟,得到吻合结果后。进行四面火灾下方钢管钢骨混凝土柱耐火极限的分析,根据工程常用范围,进行了影响方钢管钢骨混凝土柱的耐火极限参数分析,同时回归得到了四面火灾下的承载力影响系数,以供该种结构耐火设计和制定修订相关设计规范与规程参考。 本文结论如下:(1)四面火灾下,主要影响方钢管钢骨混凝土柱截面温度场分布的因素为升温时间、截面边长以及保护层,含钢率对截面温度场的分布可以忽略。改变温度场的分布是对于其承载力的有很关键的影响。(2)四面火灾下,主要影响方钢管钢骨混凝土耐火极限的有荷载比、截面边长、长细比、钢骨保护层厚度,而材料强度、含钢率、荷载偏心率对于耐火极限的影响可以忽略。承载力影响系数的公式可以方便此种结构的承载力设计。(3)当对含钢率要求不严格时,相同承载力的方钢管钢骨柱耐火性能优于方钢管混凝土柱。