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钢管混凝土(CFT)结构因其能够充分发挥钢和混凝土这两种材料的优点,已经在高层建筑和桥梁中得到了广泛的应用。项目申请者提出的新型钢管混凝土- - 约束钢管混凝土(CCFT)体系则进一步改善了其力学性能尤其是延性,在承受爆炸、倒塌或者其他原因引起的动力及冲击荷载的结构中具有良好的应用前景。目前对CCFT结构的抗冲击性能研究还非常有限,本项目拟通过多种试验手段开展CCFT在冲击荷载作用下的试验研究,并进行相应的数值分析模拟,揭示CCFT在的不同应变率下的受力机理及抗冲击性能,提出合理的抗冲击计算公式。本研究项目将为约束钢管混凝土结构的抗爆、抗冲击设计提供试验和理论依据。 2100433B
批准号 |
50678065 |
项目名称 |
约束钢管混凝土抗冲击试验研究 |
项目类别 |
面上项目 |
申请代码 |
E0804 |
项目负责人 |
肖岩 |
负责人职称 |
教授 |
依托单位 |
湖南大学 |
研究期限 |
2007-01-01 至 2009-12-31 |
支持经费 |
32(万元) |
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中空夹层钢管混凝土试件抗冲击试验研究及有限元分析
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钢管约束钢筋混凝土柱具有承载力高、抗震性能好、节点构造简单等优点,在高层建筑与大跨空间结构中得到了应用。目前国内外尚无关于方钢管约束钢筋混凝土柱抗火性能的研究,更无设计规范或规程可供参考。因受力特点不同,方钢管约束钢筋混凝土柱不能套用钢筋混凝土柱或钢管混凝土柱的抗火研究成果。因此对方钢管约束钢筋混凝土柱抗火性能开展了试验研究与理论分析,并提出了相应的抗火设计方法。首先进行了方钢管约束钢筋混凝土柱足尺明火试验,实测了标准火灾作用下构件截面关键测点温度、轴向变形、柱顶转角、侧向变形、耐火极限和破坏模式,获得了荷载比和偏心距对火灾下构件变形和耐火极限的影响规律。建立了方钢管约束钢筋混凝土柱温度场和耐火极限的有限元分析模型,分析了荷载比、截面尺寸、偏心率等参数对温度场和耐火极限的影响规律,提出了标准火灾作用下钢管、钢筋与混凝土温度的计算方法与耐火极限的计算方法。实际结构中受火柱受到相邻构件的约束,受力机理和抗火性能与单体构件显著不同,因此分析了端部轴向约束与转动约束作用对构件抗火性能的影响。获得了轴向约束刚度比和转动约束刚度比对构件耐火极限的影响规律,提出了火灾下构件计算长度计算公式,以及考虑端部约束的方钢管约束钢筋混凝土柱抗火设计方法。本项目揭示了火灾下方钢管约束钢筋混凝土柱的工作机理,建立了方钢管约束钢筋混凝土柱的抗火设计方法,为该类构件的防火设计奠定了基础,进一步完善了钢管约束钢筋混凝土柱的设计理论。 2100433B
钢管约束钢筋混凝土柱具有承载力高、抗震性能好、节点构造简单等优点,在高层建筑与大跨空间结构中得到应用。目前国内外尚无关于方钢管约束钢筋混凝土柱抗火性能的研究,更无设计规范或规程可供参考。因受力特点不同,方钢管约束钢筋混凝土柱不能套用钢筋混凝土柱或钢管混凝土柱的抗火研究成果。因此,应对其抗火性能展开研究。此外,相关研究表明,实际结构中受火柱受到相邻构件的约束,受力机理和抗火性能与单体构件显著不同,有必要考虑端部约束作用。为此,本项目将以方钢管约束钢筋混凝土柱为研究对象,采用试验研究与理论分析相结合的方式,重点研究火灾下无端部约束构件的温度、变形与耐火极限,并提出抗火设计方法;在此基础上,引入端部约束作用,分析其对火灾下方钢管约束钢筋混凝土柱受力机理与耐火极限的影响,提出可考虑端部约束作用的抗火设计建议。本项目的研究成果将进一步完善钢管约束钢筋混凝土柱的抗火设计理论,促进该类构件的应用与发展。
钢管混凝土(CFT)结构因能够形成钢和混凝土两种材料的组合效应得到了越来越多的工程应用。但以往的研究显示钢管混凝土柱中的钢管在地震荷载下会受到屈曲和拉直的压缩和拉伸往复作用,最终导致低周疲劳破坏。项目申请者提出的新型钢管混凝土:约束钢管混凝土(CCFT)体系能够有效的推迟或防止钢管局部屈曲,从而进一步改善了其力学性能,尤其是延性。本项目拟通过一系列试验于理论分析,研究约束钢管混凝土柱低周疲劳特性,在申请人已有的有关钢管混凝土低周疲劳损伤模型研究成果的基础上进一步建立考虑横向约束的更加合理和精确的统一损伤模型。最终用于指导钢管混凝土和约束钢管混凝土的工程抗震设计和工程应用。