全过程火灾后中空夹层钢管混凝土压弯构件滞回性能研究

It's one of the important issues to assess the post-fire mechanical properties of structural members in the civil engineering. In the actual project, many of structures carrying capacity and temperature work together, but previous studies of concrete filled double-skin steel tube components have no reports. Therefore, carrying out the research work has important theoretical significance and value in engineering applications. Combining with the actual engineering, this project make deeply research on the post-fire hysteretic behavior. First, establish the computational models of the full-range fire, and conduct the beam-columns hysteresis performance tests post fire.Then, reveal the law of the distribution of temperature field, and explore deformation characteristics of the different stages and the stress distribution law of section element in the force and temperature coupling state, and in-depth study the remaining carrying capacity , the residual stress , stiffness , ductility , the energy dissipation capacity , the damage characteristics and other properties indicators after fire, and clear the interaction mechanism between the steel and concrete in the full-range fire. Study the effective regular from the important influential factors, such as the time of fire, the hollow rate ,the axial compression ratio, the restraint effect, the sectional form and the material strength and so on. Based on the theoretical research, put forward the practical formula of remaining bearing capacity, the bending rigidity and the residual deformation, and also propose the simplify calculation method of the restoring-force and the displacement ductility factor, and the structural elements of the post-fire practical assessment methods.

评估结构构件火灾后的力学性能是土木工程结构中的重要问题之一。实际工程中，不少结构承载力和温度共同作用，而中空夹层钢管混凝土构件有关这方面的研究未见报道。因此，开展此项研究具有重要的理论意义和工程应用价值。 本项目结合实际工程对经历火灾后的滞回性能进行深入研究，建立全过程火灾（下）后的计算模型，开展火灾全过程后压弯构件滞回性能的试验，揭示温度场的分布规律，探讨力和温度耦合状态下，不同阶段构件变形特点以及截面单元的应力分布规律，深入研究火灾后剩余承载力、残余应力、刚度、延性、耗能能力和损伤特征等力学性能指标，明晰全过程火灾对内外钢管和混凝土之间的相互作用机理。研究重要影响因素，如受火时间、空心率和轴压比、约束效应、截面形式、材料强度等的影响规律，在此基础上，提出剩余承载力、残余变形和抗弯刚度的实用公式，恢复力模型、位移延性系数的简化计算方法，以及火灾后结构构件实用评估方法。

评估结构构件火灾后的力学性能是土木工程结构中的重要问题之一。以往针对中空夹层钢管混凝土构件的火灾后的研究未见有关报道。因此，开展该方面的研究工作具有重要的理论意义和工程应用价值。.本项目开展火灾后结构构件的轴压、偏压和滞回性能的试验，建立了全过程火灾后的计算模型，揭示温度场的分布规律，探讨力和温度耦合状态下，不同阶段构件变形特点以及截面单元的应力分布规律，深入研究火灾后剩余承载力、残余变形、刚度、延性、耗能能力和损伤特征等力学性能指标，明晰了火灾对内外钢管和混凝土之间的相互作用机理。研究重要影响因素，如受火时间、空心率和轴压比、约束效应、截面形式、材料强度等的影响规律，在此基础上，提出剩余承载力的实用计算公式。本项目发表研究论文13篇，其中EI检索8篇，完成学术专著一部，获得国家和省市级奖项2项，培养研究生6人，其中4人已经毕业，与本项目直接相关的硕士论文三本。本研究初步完成了对火灾后中空夹层钢管混凝土的力学性能研究和抗震性能研究，为更好的促进中空夹层钢管混凝土的工程应用、抗火设计及灾后修复等方面的研究工作提供了重要的科学依据。