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型钢混凝土组合结构充分利用了钢材和混凝土的材料优点,相对于钢筋混凝土结构和钢结构,其性能既有量的改变又有质的提升,具有抗震性能好、抗火性能好等优点,在国内外高层以及超高层建筑中得到广泛应用。现有对构件抗火性能研究主要针对四面受火情况下开展的,但实际中型钢混凝土柱很有可能经历非均匀火灾,如三面、两面、单面等非均匀受火情况。构件承受非均匀火灾作用,将形成未受火面,改变了构件整体温度分布,相比四面受火情况时的温度场分布改变较大,并且其材料的损失程度也有所减轻;同时改变了构件的受火方式,引起构件产生偏心变形,其受力机理、抗火性能以及剩余承载能力较四面均匀受火方式有所差别。同时,现有的研究和规范对构件的抗火性能分析通常未考虑构件受其相邻构件的约束影响,而实际构件在整体结构中恰恰受约束作用,具体变现为轴向约束刚度和转动约束刚度作用。约束刚度的影响,将使构件因受热膨胀而产生相应的温度应力,使约束型钢混凝土柱的抗火性能较未考虑约束作用情况有较大差异。型钢混凝土柱在经历火灾后仍能保持较好承载能力,但其刚度和极限承载力相比常温下发生了较大改变,对此有必要对约束型钢混凝土柱火灾后剩余承载能力进行深入研究。为此,本文进行了单面、相邻两面、相对两面、三面及四面受火的约束型钢混凝土柱的抗火性能以及火灾后剩余承载能力的试验研究和理论分析,具体包括以下三部分: (1)约束装置的制作与模拟简要说明了约束装置的设计制作,论证了该装置可较好的模拟实际构件受相邻构件的约束情况。利用ANSYS有限元软件建立了该约束装置的分析模型,并得到了该约束装置所能提供的不同程度的轴向约束刚度和转动约束刚度。 (2)不同受火方式下约束型钢混凝土柱抗火性能试验研究进行了四面、三面、相对两面、相邻两面以及单面受火方式下约束型钢混凝土柱抗火性能试验,主要考察了荷载比、荷载偏心率、轴向约束刚度比、转动约束刚度比、受火方式以及升温时间等参数,实测了柱截面特征点温度、轴向变形以及轴力变化,在此基础上得到各参数对柱抗火性能的影响规律。 (3)火灾后约束型钢混凝土柱剩余承载能力试验研究进行了在经历不同受火方式后约束型钢混凝土柱剩余承载能力的试验研究,主要参数包括火灾作用时的荷载比、荷载偏心率、轴向约束刚度比、转动约束刚度比、受火方式以 及升温时间,观察并记录了柱破坏过程、破坏形态以及剩余极限承载力,最后对经历不同受火方式后的约束型钢混凝土柱进行了剩余承载力的评估。