小偏压型钢混凝土（SRC）柱抗火全过程试验研究

论文摘要

型钢混凝土(SRC)结构具有承载力大,抗震性能好,耐腐蚀性能高和技术经济效益显著等优点,在多高层建筑中应用日益广泛。与钢结构和混凝土结构相比,目前国内外关于SRC结构抗火性能的研究很少,尚无相应的抗火设计规范和技术规程,因此研究SRC柱高温下(后)性能,保证结构构件在火灾下(后)的承载能力,既有理论意义,又有实用价值。本文主要进行了如下工作:1.在分析、比较国内外研究成果的基础上,确定了高温下的材料热工参数和力学性能模型,特别是降温段的材料模型。2.进行了4根小偏压SRC柱抗火全过程试验:包括试验方案与准备、试验过程与现象和试验结果与分析三部分,内容涵盖了试件设计与制作、加载装置与量测系统、高温下和高温后构件试验现象以及试验数据处理结果与分析。3.利用通用有限元软件ANSYS建立了SRC柱三维温度场计算模型和全过程力学性能计算模型,其有效性得到了试验验证。利用该模型对火灾下SRC柱温度场和力学性能进行了计算分析,获得火灾作用全过程SRC柱变形—时间曲线。对火灾下SRC柱全过程力学性能和残余变形系数的主要影响参数进行了分析。研究结果表明:火灾荷载比、升温时间是影响全过程曲线及残余变形系数的两个重要参数。理论分析结果与试验结果吻合较好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 研究意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文主要内容
• 第二章 钢材和混凝土的热工性能和热力学性能
• 2.1 引言
• 2.2 高温下结构钢的热工性能
• 2.2.1 热膨胀系数
• 2.2.2 热传导系数
• 2.2.3 比热容
• 2.2.4 密度
• 2.2.5 降温段热工性能
• 2.3 高温下混凝土的热工性能
• 2.3.1 热膨胀系数
• 2.3.2 热传导系数
• 2.3.3 比热容
• 2.3.4 密度
• 2.3.5 降温段热工性能
• 2.4 高温下结构钢的热力学性能
• 2.4.1 强度
• 2.4.2 弹性模量
• 2.4.3 泊松比
• 2.4.4 应力—应变关系
• 2.4.5 降温段热力学性能
• 2.5 高温下混凝土的热力学性能
• 2.5.1 抗拉压强度
• 2.5.2 弹性模量
• 2.5.3 应力—应变关系
• 2.5.4 降温段热力学性能
• 2.6 高温后结构钢的热力学性能
• 2.6.1 强度
• 2.6.2 弹性模量与应力—应变关系
• 2.7 高温后混凝土的热力学性能
• 2.7.1 强度
• 2.7.2 弹性模量
• 2.7.3 应力—应变关系
• 2.8 本章小结
• 第三章 SRC 柱抗火全过程试验研究
• 3.1 引言
• 3.2 试件设计与制作
• 3.2.1 试件设计
• 3.2.2 试件制作
• 3.3 试验装置及量测方法
• 3.3.1 试验装置
• 3.3.2 加载方式
• 3.3.3 量测系统
• 3.4 试验结果与分析
• 3.4.1 试验现象
• 3.4.2 温度场结果及分析
• 3.4.3 全过程力学性能结果及分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 SRC 柱抗火全过程性能分析
• 4.1 引言
• 4.2 温度场计算与试验结果比较
• 4.2.1 温度—时间曲线
• 4.2.2 SRC 柱温度场有限元模型
• 4.2.3 试验验证
• 4.3 热力学性能计算与试验结果比较
• 4.3.1 有限元模型
• 4.3.2 试验验证
• 4.4 参数分析
• 4.4.1 火灾荷载比
• 4.4.2 升温时间
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历