钢_混凝土组合结构抗火性能研究与应用(3)

文献[64]采用DYNA3D有限元软件对圆钢管混凝土轴压柱抗火性能进行分析。文献[65-66]分别采用AN S Y S和ABAQU S有限元软件对圆钢管混凝土和方钢管混凝土柱抗火性能进行分析。

(2)自编有限元软件

文献[67]根据自编的有限元程序,采用正交板有限元方法对火灾下压型钢板-混凝土组合楼板进行了分析,采用9节点等参板单元模拟压型钢板-混凝土组合楼板上部连续部分,采用3节点梁单元模拟下部的板肋。研究结果表明:楼板形状对温度分布和结构性能有较大影响,并在分析基础上给出了组合板外形的选择建议。文献[68]编制了火灾下钢-混凝土组合楼盖抗火非线性有限元程序,程序中考虑了高温下钢筋与混凝土、压型钢板与混凝土之间的粘结-滑移性能。文献[69]利用该程序对简支和连续压型钢板-混凝土组合楼板的抗火性能进行了参数分析,分析了火灾荷载比、压型钢板厚度和负弯矩区配筋率等参数的影响,提出了压型钢板-混凝土组合楼板抗火设计方法。

文献[70]提出合理的火灾下钢管混凝土拉、压材料数值热-力耦合本构模型,采用非线性梁单元理论编制有限元程序NACFSTLF,考虑先加载后升温的加载路径,材料热-力耦合本构关系中考虑钢材的蠕变、混凝土的高温徐变和瞬态热应变,对火灾下圆钢管混凝土柱抗火性能进行有限元分析并考察钢管混凝土柱初始缺陷对其抗火性能的影响。分析结果表明:由于柱存在初始缺陷,计算的耐火极限基本上是试验结果的上限。文献[71]采用其自编的有限元程序FI REFRAM E对无侧移钢管混凝土柱的抗火性能进行分析,通过建立无侧移框架模型分析柱有效长度、轴力和弯矩等因素对其耐火极限的影响。结果表明火灾下框架结构中无侧移柱轴力的变化较小,采用不变的轴力计算柱的耐火极限略偏于安全。在此基础上,文献[72-73]提出了一种计算裸露和有保护层圆钢管混凝土柱耐火极限的简化方法,文献[74]形成了钢管混凝土柱耐火极限设计软件(firesoft)。文献[26]采用有限元软件S AF I R和自编程序FEM FAN-3D分别模拟了型钢混凝土柱的温度分布和抗火性能,分析了截面尺寸和火灾荷载比等参数对轴向约束(轴向膨胀受限制)型钢混凝土柱耐火极限的影响规律。

(3)纤维模型法、共轭梁法

文献[75]采用纤维模型法计算了压型钢板-混

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凝土组合简支板的耐火极限,分析了荷载、组合板的材料强度、构件截面含钢率、截面尺寸及保护层厚度等参数对组合板耐火极限的影响规律。文献[76]采用共轭梁法对火灾下压型钢板-混凝土简支组合楼板的挠度反应进行计算,对多种工况下组合楼板的抗火性能进行了分析。

文献[77]利用纤维模型法对火灾下简支组合梁的抗弯承载力进行计算,表明影响全过程曲线和抗力折减系数的主要参数是梁的高度和钢梁的厚度。

文献[78]采用纤维模型法,提出了一种计算圆钢管混凝土和方钢管混凝土柱耐火极限的简化计算公式。文献[79]进一步采用纤维模型法,提出一种可以计算圆钢管混凝土和方钢管混凝土柱耐火极限的简化公式。该公式中考虑了火灾下作用在构件上荷载的大小、混凝土骨料类型、构件有效计算长度、截面尺寸和混凝土强度等影响。文献[16-17]采用纤维模型法,提出一种可以计算火灾下圆钢管混凝土和方钢管混凝土柱极限承载力折减系数的简化公式。该公式中考虑了混凝土强度等级、钢材强度等级、含钢率、构件有效计算长度、截面尺寸和保护层厚度等影响。文献[80]也采用纤维模型法对火灾下圆钢管混凝土和方钢管混凝土轴压柱抗火性能进行分析。文献[81-82]采用纤维模型法对火灾下圆钢管混凝土和方钢管混凝土偏压柱的极限承载力进行了计算,文献[83]采用纤维模型法对火灾下中空夹层钢管混凝土偏压柱的极限承载力进行了计算,并提出了中空夹层钢管混凝土柱耐火极限和防火保护层厚度的简化计算方法。文献[22]采用纤维模型法对火灾下型钢混凝土柱耐火极限进行了计算。此外,文献[23,84-88]也都采用纤维模型法对火灾下型钢混凝土柱耐火极限进行了分析,文献[85-88]在参数分析基础上,提出了火灾下型钢混凝土柱承载力折减系数简化计算方法。

(4)解析法、半解析半数值法

文献[89]给出了高温下部分剪力连接的钢-混凝土组合梁承载力的解析计算方法。文献[90]基于傅里叶级数展开,给出了一种进行火灾下钢-混凝土组合梁力学性能的解析计算方法。

文献[91]采用解析法推导了组合梁的轴力-弯矩相关曲线,给出考虑结构整体性的平板式组合梁结构抗火极限分析方法。文献[92]提出考虑结构整体性的组合梁火灾全过程计算方法,该方法可计算组合梁挠度、轴力、跨中及梁端弯矩的变化全过程。文献[93]分析了荷载比、约束刚度、钢梁与混凝土相对面积比等对约束组合梁抗火性能的影响,并提出考虑结构整体性影响的组合梁抗火实用计算方法。文献[94]根据试验结果,提出梁下翼缘屈曲是组合梁轴力由压力向拉力的转折点,并利用功能原理建立了组合梁下翼缘屈曲的屈服线模型和计算方法。

文献[95]对1992版Eurocode4建议的裸露钢管混凝土轴压柱耐火极限公式计算结果与36个圆钢管混凝土柱和7个方形钢管混凝土柱的试验结果进行了比较,研究发现:计算所采用的混凝土强度折减模型对结果影响较大;采用Eur ocode1建议的等效曝火时间计算方法,表明钢管混凝土柱的等效曝火时间需在计算结果基础上乘以2135的影响因子来修正。文献[96]采用朗金法分析了标准火灾下钢管(配筋)混凝土轴压和偏压柱的极限承载力,提出了火灾下钢管混凝土柱塑性压曲承载力计算方法。

(5)神经网络

文献[97]神经网络模型,在确定钢管混凝土轴压柱各试验参数及耐火极限的情况下,利用学习样本对神经网络进行训练,并预测耐火极限。

21213结构体系抗火分析方法

(1)ANSYS、ABAQU S等大型有限元软件

文献[98-99]等采用ABAQU S有限元程序,研究了高温对钢管混凝土柱-钢梁加强环节点弯矩-转角关系的影响,分析环板宽度、轴压比、柱直径、柱截面含钢率、柱长细比、梁柱线刚度比、梁柱强度比等参数对节点弯矩-转角关系的影响规律。文献[31]考虑高温下型钢与混凝土、钢筋与混凝土之间的粘结滑移、型钢焊接残余应力等的影响,建立分析型钢混凝土柱-型钢混凝土梁节点火灾下受力性能的有限元模型。利用该模型对柱截面周长、柱长细比、柱含钢率、柱配筋率、柱型钢屈服强度、柱钢筋屈服强度柱混凝土抗压强度、轴压比、梁荷载比、梁柱线刚度比、梁柱极限弯矩比等参数对火灾下节点梁跨中挠度、节点相对转角、节点弯矩、节点初始刚度和耐火极限的影响规律进行了初步分析。文献[100]在建立高温下钢管混凝土柱-钢梁外加强环节点有限元分析模型的基础上,分析了在不同高温下环板宽度、钢管厚度、钢梁翼缘宽度和厚度、梁高等参数对节点抗弯承载力和初始刚度的影响;提出高温下节点抗弯承载力和初始刚度的简化计算方法,并用欧洲规范EC3的连接分类方法对高温下节点刚性进行了分析。

文献[101-102]利用有限元程序ABAQU S分析了Car dington抗火试验。文献[41]在对8榀单层单跨钢管混凝土柱组合框架耐火试验的基础上,采用有限元程序ABAQUS建立了火灾下钢管混凝土柱-钢筋混凝土(型钢混凝土)梁平面框架有限元模型,对火灾下钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁平面框架的破坏形态、位移(挠度)-受火时间关系、框架构件的内力重分布规律等进行探讨,并分析了各参数对钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁平面框架耐火极限、变形、内

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力的影响规律,提出了单层单跨圆钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁平面框架耐火极限简化计算公式。

(2)自编有限元软件

文献[103-110]完善并利用I NSTAF有 …… 此处隐藏：3480字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……