高强耐火钢方钢管混凝土柱极限承载力研究

摘要

为研究耐火钢方钢管混凝土轴心受压柱的承载性能，设计并制作了6根耐火钢方钢管混凝土长柱并进行了轴压试验，研究了焊接残余应力、长细比、宽厚比、钢材强度等级对试件承载力及关键截面应变发展的影响规律；建立了考虑耐火钢焊接残余应力影响的有限元模型，基于验证后的模型开展了焊接残余应力、长细比及宽厚比对轴压承载性能的参数分析.研究结果表明：由于耐火钢方钢管焊接残余应力较普通钢小，耐火钢方钢管混凝土柱的稳定系数较普通钢方钢管混凝土柱高，且随着长细比增加，其差值呈先增大后减小的趋势.短柱趋于强度破坏，其极限承载力与钢管对混凝土的约束作用有关，宽厚比越小，约束效应带来的混凝土抗压强度提高幅度越大，稳定系数越大；而中长柱则因受二阶效应影响，约束效应不明显，稳定系数主要受焊接残余压应力影响，因此，宽厚比越大稳定系数越大.将试验与参数分析结果与国内外现行规范进行对比，我国规范及美国规范预测值分别低于参数分析结果 32%和9%，欧洲规范预测值平均低于参数分析结果 7%，预测结果精度最高.

关键词

方钢管混凝土柱 / 耐火钢 / 抗火性能 / 焊接残余应力 / 承载力