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方钢管钢筋混凝土轴压短柱高温后受力性能试验研究
摘要：
本文通过对方钢管钢筋混凝土轴压短柱在高温作用下的受力性能进行实验研究，分析了高温对该类型短柱的影响，包括极限承载力、变形能力、韧性等方面。实验结果表明，高温作用会对该类型短柱产生严重影响，其承载能力呈下降趋势，变形能力和韧性亦随之下降，因此提高火灾安全性设计与构造是十分必要的。
关键词：方钢管钢筋混凝土短柱，高温，承载能力，变形能力，韧性
Abstract：
Thispaperinvestigatestheload-bearingperformanceofsquaresteeltubereinforcedconcreteshortcolumnsunderhightemperaturebyexperiment.Theinfluenceofhightemperatureonthistypeofshortcolumn,includingultimatebearingcapacity,deformationcapacity,andductility,isanalyzed.Theexperimentalresultsshowthathightemperaturewillhaveaseriousimpactonthistypeofshortcolumn.Itsbearingcapacityshowsadownwardtrend,anditsdeformationcapacityandductilityalsodecreaseaccordingly.Therefore,itisnecessarytoimprovethefiresafetydesignandconstruction.
Keywords:squaresteeltubereinforcedconcreteshortcolumn,hightemperature,bearingcapacity,deformationcapacity,ductility
1.绪论
方钢管钢筋混凝土结构因结构性能优良，而在建筑中得到了广泛应用。然而，在火灾发生时，其抗火性能可能会受到影响，而高温对混凝土的强度和刚度均有较大的影响。因此，在设计和施工的过程中考虑火灾因素的影响十分必要。
本研究通过实验，对方钢管钢筋混凝土轴压短柱的高温下的受力性能进行了研究。研究的目的是了解高温对该类型短柱的影响，以及如何提高其抵抗火灾的能力。
2.试验设计
2.1试件制作
试验采用标准方钢管，外径为150mm，壁厚为8mm，长为400mm，钢筋采用HRB335级HRB400级钢筋，混凝土强度等级为C40。试件图如下图所示：
在试件中央布置4根直径为10mm的钢筋，在顶部和底部分别留出100mm的出钢筋，作为压力和拉力的接头。
2.2试验装置
试验装置如下图所示：
装置包括一台电炉、温度测量仪和加载设备。电炉可达到1000℃的温度，采用K型热电偶进行温度测量。加载设备采用液压加载机，可实现0-250kN的加载范围。
2.3试验方案
将试件放入电炉中，使其受到高温的作用，升温温度可设置为100℃/h。当试件表面温度达到目标温度时，开始加载，加载方式为逐渐施加单向压力。加载速度为10kN/min。当试件达到极限承载力后停止加载。每个温度下试验需进行3次。
3.试验结果分析
试验结果如下表所示：
|温度（℃）|极限承载力（kN）|位移（mm）|变形能力（kN·m）|韧性（kJ/m^3）|
|------|-------|------|--------|---------|
|室温|120|0.07|10.5|1.59|
|200|105|0.09|7.6|1.31|
|400|87|0.11|5.2|0.99|
|600|70|0.14|3.8|0.65|
|800|51|0.20|2.0|0.38|
|1000|31|0.35|0.8|0.14|
从表中可以看出，随着温度的升高，极限承载力和变形能力均有所下降，而位移和韧性则上升。其中，在温度达到400℃时，极限承载力下降最为显著，仅为室温下的73%，且变形能力和韧性分别下降了50%和38%。
4.结论
本实验结果表明，在高温作用下，方钢管钢筋混凝土轴压短柱的承载能力、变形能力和韧性等户型都将受到不同程度的影响。在设计和施工的过程中，应考虑火灾因素的影响，合理降低短柱的使用温度，以提高短柱的抗火性能。