火灾高温及高温后型钢混凝土的粘结与剪力传递性能研究

项目通过型钢混凝土短柱在火灾高温及高温冷却后的单调推出和反复加载试验，对火灾高温及高温后型钢混凝土自然粘结状态下的粘结机理、粘结强度、粘结滑移本构关系以及带栓钉连接件状态下的纵向剪力传递机制、剪力传递承载力、连接件设计计算等进行深入研究。通过研究，将建立火灾高温及高温后与温度或曾经经历温度相关的粘结强度计算公式和粘结应力-滑移本构关系；确定自然粘结与栓钉抗剪在构件纵向剪力传递中各自的贡献以及二者的组合效应，建立与温度或曾经经历温度相关的纵向剪力传递承载能力计算公式；研究常温与高温冷却后反复荷载下带栓钉连接件的型钢混凝土纵向剪力传递承载能力衰减退化规律，建立与火灾及地震作用相关的粘结锚固可靠度理论和连接件设计计算方法。相关研究对型钢混凝土考虑粘结滑移的抗火性能和火灾后力学性能的数值模拟、对火灾和地震作用影响下的连接件设计以及受火后结构遭受地震作用极端条件下锚固性能的可靠性评定具有重要意义。

本项目着重研究火灾高温及高温后型钢混凝土的粘结与剪力传递性能。课题组在三年研究期内，完成了18个高温自然粘结状态下型钢混凝土短柱的单调推出试验及3个常温下的对比试验、18个高温后自然粘结状态下型钢混凝土短柱的单调推出试验、12个高温后自然粘结状态下型钢混凝土短柱反复加载试及3个常温下的对比试验，对高温及高温后型钢混凝土自然粘结状态下的粘结强度、滑移特性、粘结滑移本构关系进行了系统研究，建立了高温及高温后型钢混凝土与温度或曾经经历温度相关的粘结强度计算公式与粘结滑移本构关系。完成了15个常温下带栓钉连接件的型钢混凝土短柱的单调推出试验及1个自然粘结试件的对比试验、20个高温下带栓钉连接件型钢混凝土短柱推出试验及2个常温下的对比试验、20个高温后带栓钉连接件型钢混凝土短柱单调推出试验、12个高温后带栓钉连接件型钢混凝土短柱的反复加载试验及2个常温下的对比试验，对常温、高温以及高温后带栓钉连接件型钢混凝土的剪力传递机理与传递承载力进行了系统研究，建立了常温、高温以及高温后带栓钉连接件型钢混凝土与温度或曾经经历温度相关的剪力传递承载力计算方法与粘结锚固可靠度分析方法，顺利完成了项目计划任务书规定的各项研究任务，达到了预期研究目标。在此基础上，为了更好地应用项目研究成果，课题组补充进行了10个火灾后型钢混凝土柱、7个火灾后型钢混凝土梁的静力加载试验，并且将所建立的火灾后型钢混凝土粘结滑移本构关系应用到了梁柱构件力学性能的数值模拟分析当中，对本构关系的适用性进行了验证，使项目研究工作更加系统和完善。