钢包混凝土梁柱构件耐火性能研究

论文摘要

钢包混凝土结构采用薄钢板预加工成梁柱构件“模板”，现场浇注混凝土的技术，是目前建筑产业化的一种新型结构体系，其结构性能尚处于研究阶段。一直以来，火灾防控是人类的艰巨任务。结构抗火是结构工程领域里的一个重点难题。尽管，钢包混凝土结构的抗火性能优于钢结构、木结构等其它结构，但同样面临着火灾的严峻考验。本文主要研究钢包混凝土体系梁柱构件耐火性能。通过带防火保护层的梁柱构件的抗火试验，研究构件在火灾下的温度场分布、结构受力特点与破坏机理，并在此基础上分析保护层厚度对耐火性能的影响。首先在收集、整理国内外有关混凝土、钢板及防火板高温材料性能的基础上，建立混凝土、钢板及防火板在高温下热工性能和力学性能的数学模型；基于通用ANSYS有限元程序，建立了钢包混凝土梁柱构件在火灾下全过程传热分析及非线性结构反应分析方法，利用试验结果对该方法的准确性进行了验证；并进一步利分析了不同防火保护层厚度对耐火极限的影响，对实际工程防火措施提出建议。最后，对全文工作作了总结并就进一步研究的方向进行了简要的探讨。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 工程背景
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 研究目标
• 1.5 本文的主要工作
• 第2章 高温下混凝土、钢材和防火板的材料性能
• 2.1 高温下混凝土的材料性能
• 2.1.1 高温下混凝土的化学变化
• 2.1.2 高温下混凝土的热工性能
• 2.1.3 高温下混凝土的力学性能
• 2.2 高温下钢材的材料性能
• 2.2.1 高温下钢材的热工性能
• 2.2.2 高温下钢材的力学性能
• 2.3 防火板材的材料性能
• 2.3.1 防火板材的基本要求
• 2.3.2 防火板材的热工性能
• 2.3.3 防火板材的力学性能
• 2.4 本章小结
• 第3章 钢包混凝土梁柱构件抗火性能试验介绍
• 3.1 概述
• 3.2 钢包混凝土结构抗火性能的研究方法
• 3.2.1 火灾的模拟
• 3.2.2 抗火试验方法
• 3.2.3 抗火极限状态
• 3.2.4 钢包混凝土结构的防火问题
• 3.3 试验目的
• 3.4 试件设计与制作
• 3.5 试验内容
• 3.5.1 加载条件
• 3.5.2 加热条件
• 3.5.3 测点布置
• 3.5.4 试验过程
• 3.6 试验结果
• 3.6.1 试验现象描述
• 3.6.2 试验结果及其分析
• 3.7 试验结论
• 第4章 火灾下钢包混凝土梁柱构件非线性有限元分析
• 4.1 概述
• 4.2 热分析基本原理及有限元模型
• 4.2.1 热分析基本原理
• 4.2.2 基本约定
• 4.2.3 热分析所采用的单元简介
• 4.2.4 梁构件热分析有限元模型
• 4.2.5 柱构件热分析有限元模型
• 4.3 结构分析有限元模型
• 4.3.1 结构非线性方程的求解
• 4.3.2 结构分析所采用的单元简介
• 4.3.3 梁构件分析有限元模型
• 4.3.4 柱构件分析有限元模型
• 4.4 结构分析有限元模型的试验验证
• 4.4.1 梁分析模型的试验验证
• 4.4.2 柱分析模型的试验验证
• 4.4.3 误差原因分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 耐火极限分析及防火保护方法研究
• 5.1 概述
• 5.2 耐火时间与结构抗火设计要求
• 5.3 梁耐火极限的有限元分析
• 5.3.1 有配筋梁耐火极限的有限元分析
• 5.3.2 无配筋梁耐火极限的有限元分析
• 5.3.3 有无配筋梁耐火极限的比较分析
• 5.4 柱耐火极限的有限元分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 进一步研究的方向
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果