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钢管约束混凝土结构使得钢材和混凝土的材料特性得到充分利用,具有承载力高、自重小、施工速度快等优点,在高层建筑、大跨结构中得到了广泛的应用。当无防火保护时,火灾下其温度会迅速上升,从而造成钢材和混凝土的强度明显下降,构件承载力降低。目前尚无关于钢管约束型钢混凝土短柱抗火性能的研究,也没有相关的规范、规程,已有的关于钢筋混凝土柱的抗火方法并不适用于这种新的结构形式,为了解钢管约束型钢混凝土柱火灾下的温度分布、极限承载力和耐火极限,对火灾下钢管约束型钢混凝土短柱的抗火性能展开研究,主要内容如下:(1)在ISO834标准升温条件下对8个轴压钢管约束型钢混凝土短柱和8个偏压钢管约束型钢混凝土短柱进行足尺抗火试验,获取关键测点的温度、构件的耐火极限、轴向变形-时间关系曲线、破坏模式;考察荷载比、钢管厚度、荷载偏心距对构件变形和耐火极限的影响规律。(2)合理选择钢材和混凝土的热工参数,在考虑接触热阻、混凝土瞬态热应变的基础上利用ABAQUS有限元软件建立火灾下钢管约束型钢混凝土短柱的温度场模型和结构分析模型,利用本文的试验数据对模型的可靠性进行验证,分析构件截面尺寸、钢管壁厚和混凝土类型对其火灾下温度分布的影响规律,考察荷载比、构件截面尺寸、钢管壁厚、混凝土强度、钢管和型钢的屈服强度及荷载偏心距对于构件耐火极限的影响规律。(3)提出适用于ISO834标准升温条件下钢管约束型钢混凝土短柱型钢温度的计算方法,并利用有限元对已有的钢管混凝土中钢管温度和混凝土等效温度计算公式对于钢管约束型钢混凝土短柱的适用性进行了验证;在钢管约束型钢混凝土短柱常温承载力的基础上,考虑温度对材料力学性能的影响,提出火灾下轴压钢管约束型钢混凝土短柱承载力计算公式和偏压构件N-M相关曲线的简化计算方法,并利用有限元验证了简化计算方法的可靠性;提出火灾下钢管约束型钢混凝土短柱承载力影响系数的概念和简化计算方法。(4)本文创新点:进行了ISO834标准升温条件下钢管约束型钢混凝土短柱轴压和偏压抗火试验,提出了火灾下构件中型钢的温度计算方法及轴压构件承载力简化计算公式和偏压构件截面N-M相关曲线的简化计算方法。