火灾作用下型钢混凝土异形柱结构体系抗火、抗震设计理论的研究

鉴于型钢混凝土异形柱截面不规则、受火面积大、柱肢较薄等特点，火灾必将减弱其竖向强度和侧向刚度，本项目拟研究该体系在火灾作用下的抗火、抗震设计理论和方法。通过型钢混凝土异形柱的火灾试验，分析截面形式、受火面位置及受火温度等因素对抗火性能的影响；考虑偏心距、型钢含钢率等因素进行火灾后静力加载试验，测试轴向变形、侧向挠度等参数，分析破坏形态与常温情况的差异，建立截面特性损伤模型，寻求界限偏心距及轴压比限值等关键指标的变化规律，提出承载力实用计算公式；考虑轴压比、柱肢宽厚比、荷载作用角、剪跨比、含钢率等因素进行火灾后低周反复加载试验，测试滞回曲线、承载力、刚度退化等抗震性能指标，探讨其破坏机理，建立恢复力模型，为非线性动力时程分析奠定基础；通过火灾后型钢混凝土异形柱结构的推覆试验，提出基于性能化抗震思想的设计方法。该项目的完成将为火灾作用下型钢混凝土异形柱结构安全性设计提供理论依据和技术支持。

型钢混凝土异形柱布置灵活、使用面积大，与钢筋混凝土异形柱相比，承载力高、抗震性能好。但关于型钢混凝土异形柱的抗火研究有许多不足。.鉴于型钢混凝土异形柱截面不规则、受火面积大、柱肢较薄等特点，火灾必将减弱其竖向承载力和侧向刚度，本项目拟研究该体系在火灾作用下的抗火、抗震设计理论和方法。.在本项目中，火灾试验采用ISO834标准升温过程曲线，受火方式为两面受火，对等肢L、不等肢L、T形、十字形截面试件进行试验研究。分析截面形式、受火面位置及受火温度等因素对抗火性能的影响；考虑偏心距、荷载角进行火灾后静力加载试验，测试荷载滑移、侧向挠度等参数，分析破坏形态与常温情况的差异，建立截面特性损伤模型，寻求界限偏心距及轴压比限值等关键指标的变化规律，进而提出承载力实用计算公式。.另外,本项目以火灾后SRC异形柱框架的破坏形态作为出发点，通过理论分析及数值模拟相结合的方法研究火灾后SRC异形柱框架的抗震性能及各性能水平损伤指标的量化。.研究表明：(1)两面受火1小时的型钢混凝土异形柱仍然具有较高的竖向承载能力。(2)通过空腹式配钢形式与合理的腹杆布置能够保证型钢与混凝土的协同工作能力，平均应变平截面假定仍适用于火灾后型钢混凝土异形柱的分析中。(3)两面受火后，发生受拉破坏的型钢混凝土异形柱荷载-挠度曲线存在不小的水平段，表明其仍然具有较强的变形能力和延性性能。(4)荷载角α和配钢率ρ对火灾型钢混凝土异形柱的极限承载力影响显著。(5)在达到相同极限破坏状态时，火灾后SRC异形柱框架模型的基底剪力相对于常温下的基底剪力有不同程度的降低，火灾导致了框架结构抗震能力减弱。(6)受火楼层的刚度损失与构件的损伤深度密切相关，构件损伤深度越深，该受火楼层的层间刚度损失越严重。.该项目的完成将为火灾作用下型钢混凝土异形柱结构安全性设计提供理论依据和技术支持。