轴心受压部分包裹混凝土十字形组合柱耐火性能研究

摘要

部分包裹混凝土异形组合柱可避免室内凸柱问题的出现，但由于型钢翼缘外露和截面形状系数大，其抗火性能较差。为考察常用的十字形部分包裹混凝土组合（PEC）柱的耐火性能，采用ABAQUS有限元分析软件建立了轴压下十字形PEC柱的温度场及热力学分析模型。在已有相关试验数据验证模型可靠性的基础上，分析了十字形PEC柱的升温过程、受力机理和破坏模式，并与矩形PEC柱进行对比。之后详细研究了荷载比、长细比、截面尺寸和受火方式等对轴压下十字形PEC柱耐火性能的影响规律。结果表明：相比于矩形PEC柱，十字形PEC柱升温速度更快，耐火性能更差；十字形PEC柱耐火极限随荷载比、长细比的增加而显著降低，随截面尺寸的增大而显著提高；型钢翼缘受火对十字形PEC柱耐火极限的影响远大于混凝土表面受火的影响，但型钢翼缘不受火时，十字形PEC柱的耐火极限随混凝土受火面积的增大基本呈线性降低。基于参数分析给出了四周受火十字形PEC柱耐火极限的简化计算方法，计算结果与模拟结果吻合良好。研究结果可为异形PEC构件的抗火设计提供依据。

关键词

部分包裹混凝土组合柱；轴压；耐火性能；十字形；有限元分析；参数分析