采用试验与理论研究方法，对局部火灾下受约束钢柱的受力性能、破坏准则、高等分析方法、及屈曲温度和破坏温度的简化计算方法进行了研究。进行了三组共9根足尺受约束钢柱抗火性能试验，研究参数包括约束刚度比和截面温度梯度等。试验采用标准火灾升温，量测了受约束钢柱的温度分布，轴力发展，轴向变形，挠度变形和钢柱扭转变形等，为理论的验证提供了试验依据。建立了受约束钢柱受力分析有限元模型，利用本项目试验及国内外其他试验资料，对单元类型，单元网格尺寸，材料模型，求解方法等对计算结果的影响。依据有限元模型，对局部火灾下考虑截面温度分布情况的钢柱进行了参数分析，研究参数包括：受约束钢柱的荷载比，约束刚度比，长细比，温度分布情况等对钢柱屈曲温度和破坏温度的影响，以及对受约束钢柱弯扭屈曲性能的影响。依据大变形状态下梁柱弯曲理论，建立了受约束钢梁在火灾下的理论分析模型，以节点转角和弧线坐标作为基本参数，并考虑截面温度分布情况，求解钢梁在火灾升温全过程下的轴力发展，轴向变形，挠度变形和钢柱扭转变形等。在试验研究、理论分析和有限元参数模拟的基础上，建立了受约束钢柱在升温下屈曲温度和临界温度的简化计算方法。建立了更准确可靠的钢柱抗火分析理论。 在上述研究的基础上，发表论文16篇，出版专著1部，申报国家专利2项。培养硕士研究生4名，其中1名已毕业，另3名将与2014年6月毕业。 2100433B

采用准确可靠的方法对结构进行抗火设计，可避免或减小建筑火灾导致的直接和间接损失。国内外现行结构抗火设计规范主要基于单独构件抗火性能的研究成果。然而，局部火灾下或考虑火灾蔓延效应，不同钢柱升温速度不同，一方面高温钢柱的热变形受到约束；另一方面，构件刚度比发生变化，结构发生内力重分布，因此必须考虑结构整体性的影响。同时，由于隔墙等非结构构件的保护，局部火灾下钢柱的截面温度可能不均匀。目前已经有对受约束钢柱抗火性能的研究，但主要集中在火灾下受约束钢柱弯曲屈曲方面，且假设钢柱所受约束不变，及钢柱长度和截面方向温度均匀。另外，给出的受约束钢柱抗火分析方法是建立在数值计算结果上的回归公式，公式系数没有明确的物理意义。本项目拟基于压弯构件弹塑性屈曲分析理论，研究受约束钢柱抗火性能分析方法，并考虑钢柱截面温度不均匀的影响。通过9个受约束钢柱抗火试验对理论模型进行验证，以建立更准确可靠的钢柱抗火分析理论。

研究不同受火时间后约束钢筋混凝土梁、柱构件的抗剪性能，揭示受火时间、构件端部约束、荷载比等因素对全过程火灾作用后钢筋混凝土构件抗剪性能的影响特点。建立火灾后约束钢筋混凝土构件抗剪性能的数值分析模型,并开发相应的全过程分析程序。分析总结高温下相邻构件之间的相互作用对高温后钢筋混凝土构件抗剪性能的影响规律，建立火灾后约束钢筋混凝土梁、柱构件残余抗剪承载力的实用计算方法。在考虑高温下内力重分布过程对构件损伤作用的情况下，研究并提出火灾后钢筋混凝土结构内力(含轴力、弯矩和剪力)的简化计算方法。针对高温下结构中构件受到相邻构件的约束会影响其高温后力学性能的特点，本项目可以填补火灾后约束钢筋混凝土构件抗剪性能研究的空白，为火灾后钢筋混凝土结构损伤评定、抗剪加固奠定基础，为相关规范的编制提供科学依据，因而具有重要的理论意义和明确的应用前景。

火灾高温可使钢筋混凝土构件的抗剪性能降低、甚至出现剪切破坏。位于地震区的火灾后混凝土结构若未经加固处理就继续使用，可能埋下抗震防灾的巨大隐患。另外，结构中构件在火灾全过程中的相互约束也可能会对火灾后构件的抗剪性能产生一定的影响。然而，目前有关火灾后钢筋混凝土构件的抗剪性能及高温下构件端部约束对其影响方面的研究工作较少。为此，本项目从试验、理论分析、数值计算三方面对上述问题进行了较系统的研究，主要研究内容和结果：(1) 进行了火灾后钢筋混凝土短柱抗震性能的试验研究和数值计算，建议了四周受火后钢筋混凝土柱抗剪承载力的实用计算公式。研究表明，火灾后短柱的抗剪承载力先随轴压比的增大而增大，但当轴压比增大至界限轴压比后反将降低。火灾后的界限轴压比较未受火时有减小趋势。(2) 进行火灾后钢筋混凝土梁剩余承载性能的试验研究和数值计算，建议了三面受火后钢筋混凝土梁抗剪承载力的实用计算公式。研究表明，楼板翼缘对梁的抗弯承载力具有一定的提高作用，但对抗剪承载力影响不大。(3) 进行了火灾后混凝土短肢剪力墙抗震性能的试验研究和数值计算，建议了四周受火后混凝土短肢剪力墙抗剪承载力的计算公式。研究表明，暗柱和X形暗支撑可提高火灾后短肢剪力墙的刚度和耗能能力，受火前后短肢剪力墙的滞回规则明显不同。(4) 进行了高温下持荷、端部约束对火灾后短柱抗震性能影响的试验研究。结果表明，高温下持荷可使火灾后短柱的抗剪承载力较未持荷时升高0.5%~2.3%，高温下带轴向约束的混凝土短柱火灾后的抗剪承载力为对应的高温下无约束时的89.9%~100.4%。(5) 进行了外包碳纤维布加固火灾后混凝土短柱的抗震性能、混凝土梁的抗剪性能的试验研究。研究表明采用CFRP加固能将火灾后短柱、梁的抗剪承载力分别恢复至未受火试件的11.2%~17.1%、5.3%~34.3%，且考虑楼板翼缘的影响，采用“U形包裹 压条”方式加固混凝土梁可取得较好的加固效果。(6) 利用有限元方法分析了截面含钢率对温度场分布的影响规律，建立了火灾后钢筋混凝土柱剩余压弯承载力的数值分析方法和实用计算公式。基于Park损伤评价模型建议了一种能反映火灾高温对短柱、短肢剪力墙抗震性能损伤加大程度的评价指标。上述研究成果可为火灾后钢筋混凝土结构的损伤评定、抗剪加固奠定基础，为相关规范的编制提供科学依据，具有重要的理论意义和明确的应用前景。 2100433B

本项目针对爆炸冲击荷载造成的结构局部损伤与破坏将显著降低钢结构抗火性能的现象，拟采取理论分析与数值模拟相结合的研究方法，系统开展爆炸与其次生灾害-火灾联合作用下钢结构的损伤破坏与连续倒塌分析研究，以钢梁、钢柱等结构构件和典型钢结构为研究对象，通过研究爆炸与火灾作用下钢结构损伤破坏的相关性，建立爆炸与火灾联合作用下钢梁、钢柱等结构构件的损伤破坏分析方法；通过研究爆炸后火灾作用下钢梁、钢柱等结构构件的损伤破坏规律，建立爆炸与火灾联合作用下钢梁、钢柱等结构构件的损伤程度评估方法；通过研究爆炸后火灾作用下温度环境的时空变化规律，建立爆炸与火灾联合作用下钢结构连续倒塌分析与倒塌时间预测方法。为日益广泛应用的钢结构的安全设计提供可靠的理论依据和分析手段，因而具有重要的理论意义和工程价值。