钢管混凝土柱火灾行为

钢管混凝土柱火灾行为的研究组长：李安课题组成员：范金龙、牟春梅、马文龙、高婷婷、胡思伦、宋奎昌项目类别工学钢管混凝土在中国是一个新兴事物，它具有很多以前建筑材料没有的优点：承载力高塑性和韧性好制作和施工方便耐火性能较好经济效果较好钢管混凝土系统在中国还不够完善有待进一步研究，其中钢管混凝土柱是其中很有价值的一个研究方面。项目研究意义、目的钢管混凝土柱是在空钢管中浇灌混凝土，二者共同工作的构件，它充分发挥了混凝土抗压性能和钢材的抗拉性能。钢管对混凝土的约束作用提高了抗压强度和塑性变形能力，混凝土塑性、韧性的提高使其从脆性材料变为塑性材料，而且避免和延缓钢管发生局部屈曲，从而提高了结构的可靠度，又节省了材料。在相同荷载下，钢管混凝土柱与钢柱相比，可节约钢材50%左右，降低造价40%左右；与钢筋混凝土柱相比，可节约水泥70%左右，减轻自重70%左右。承载能力的提高，自重的减轻，使施工速度加快，同时钢管混凝土柱的延塑性，提高了建筑水平。此外钢管混凝土柱的科技含量较高，并能够保护耕地，是可持续发展战略的重要组成部分。项目研究意义、目的在我国尚未制定有关钢管混凝土柱防火设计方面的规定，不但制约了该类结构的推广，且对已建成结构的耐火极限也缺乏必要的科学依据。在已建成的结构中，有的按照钢结构的要求涂以防火涂料。这样虽然保证了防火要求和结构的安全性，但多偏于保守造成浪费，且缺乏科学性。从“9.11”事件后，人们对钢管混凝土柱的抗火性能产生了不少疑问，以致因过多使用防火涂料而导致建设费用的增加，与使用此种结构的初衷背道而驰，因此研究钢管混凝土柱在火灾下的抗火行为和力学性能变化就显得尤为重要。其研究成果必对钢管混凝土柱的抗火性能化设计和指导消防救险工作有重要意义，故提出本课题的研究。项目来源由学长提供。项目研究内容本项目主要研究火灾作用下钢管混凝土柱在火灾情况下的力学性能，分试验和理论两个方面。项目研究内容试验部分：进行2根钢管混凝土柱试件的火灾试验,研究钢管混凝土柱的极限温度、破坏方式及火灾后的剩余承载力。反力架T刀铰D2D1TD1D1T限制轴向变形的螺母和杆荷载传感器千斤顶限制轴向变形的螺母百分表D2:轴向变形测量截面柱顶端板炉体D1:侧向变形测量截面荷载传感器横梁T:测温截面项目研究内容理论部分：1.建立钢管混凝土柱火灾作用下极限承载力和火灾后的简化计算公式2.运用C语言编制计算钢管混凝土柱的极限耐火温度的程序，将计算结果与试验结果对比。项目进度时间安排安排1.2009年11月－2010年2月查阅相关文献、提出试验方案。2.2010年3月-2010年5月进行钢管混凝土柱的火灾试验。3.2010年6月－2010年7月进行钢管混凝土柱的简化计算研究。4.2010年8月－2010年10月编制钢管混凝土柱的程序。5.2010年11月－2010年12月撰写论文或研究报告。6.2010年12月结题和答辩。特色与创新点进行2根足尺钢管混凝土柱的试验研究。在不影响混凝土强度的情况下，往混凝土中加入其它材料提高混凝土比热，使其在火灾中吸更多的热，从而达到降低钢管温度，提高耐火极限的目的。项目应用通过本项目的研究，对新建钢管混凝土柱工程的防火设计和已建工程的防火安全提出建议，达到既减少防火造价又安全可靠的目的。预期成果发表论文1-2篇能够发现一些提高钢管混凝土柱耐火极限的因素，使其整体耐火极限提高。结语本项目立足于现实需求，针对钢结构过度使用防火涂料的问题，通过对材料（钢管混凝土柱）防火优点进行实验研究，具有很强的实际意义，同时，巧妙地应用大学知识，易于提高学生应用理论知识的能力。本项目与土木工程联系密切，必将弥补学习过程中有关专业知识的不足，加深对钢管混凝土柱的认识。