型钢混凝土轴压柱的抗火性能分析

论文摘要

本文采用有限元分析软件ABAQUS建模,主要针对火灾下型钢混凝土柱的温度分布特点及其影响因素和火灾下型钢混凝土轴压柱的受力特性以及影响其抗火极限承载力的因素做了分析。旨在得出对型钢混凝土结构抗火设计有指导意义的成果,并为进行更深入的研究打下基础。分析表明：在火灾作用下,型钢混凝土柱外表面与内部温度相差很大,越接近柱表面,温度梯度越大。随着受火面数的增加,柱子的温度升高。受火面的温度最高,背火面的温度最低。截面周长和高宽比是影响型钢混凝土柱内部温度场分布的最主要因素。截面周长越大,构件温度越低。截面高宽比越大,构件温度越高。受火时间越长,型钢混凝土柱的承载能力越弱,破坏时的压应力值越小。常温下型钢混凝土柱破坏时中间鼓屈,而火灾下型钢混凝土柱破坏时两端鼓屈。对于型钢,翼缘的应力值较腹板要小。截面周长,截面高宽比,含钢率和火灾持续时间对型钢混凝土柱的抗火极限承载力影响最大。截面尺寸越大,火灾下型钢混凝土柱的承载力影响系数越大；截面高宽比越大,柱的承载力影响系数越小；含钢率越高,柱的承载力影响系数越大；火灾持续时间越长,柱的承载力影响系数越小。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 结构周围火灾环境的研究
• 1.2.2 结构抗火设计方法的研究
• 1.2.3 建筑材料热工性能和高温力学性能的研究
• 1.2.4 构件及结构火灾下力学性能的研究
• 1.2.5 火灾后建筑物的加固修复
• 1.3 本文研究内容
• 2 高温下结构材料特性
• 2.1 概述
• 2.2 钢材高温物理特性
• 2.2.1 热膨胀系数
• 2.2.2 热传导系数
• 2.2.3 比热
• 2.2.4 密度
• 2.3 钢材高温力学性能
• 2.3.1 屈服强度
• 2.3.2 弹性模量
• 2.3.3 泊松比
• 2.3.4 应力—应变关系
• 2.3.5 松弛及蠕变
• 2.4 凝土高温物理特性
• 2.4.1 热膨胀系数
• 2.4.2 热传导系数
• 2.4.3 比热
• 2.4.4 密度
• 2.5 混凝土高温力学性能
• 2.5.1 抗压强度
• 2.5.2 抗拉强度
• 2.5.3 弹性模量
• 2.5.4 泊松比
• 2.5.5 受压应力—应变关系
• 2.5.6 受拉应力—应变关系
• 2.6 混凝土和型钢的高温粘结性能
• 2.7 小结
• 3 火灾下型钢混凝土柱温度场分析
• 3.1 传热学基本原理
• 3.2 模型建立与试验验证
• 3.2.1 模型建立
• 3.2.2 试验验证
• 3.3 不同受火情况下型钢混凝土柱温度场分析
• 3.3.1 四面受火型钢混凝土柱温度场分析
• 3.3.2 各种受火情况下型钢混凝土柱的温度场分析
• 3.4 火灾下型钢混凝土柱温度场影响因素分析
• 3.5 小结
• 4 火灾下型钢混凝土轴压柱力学性能分析
• 4.1 结构抗火设计基本原则
• 4.1.1 结构构件耐火极限
• 4.1.2 结构构件抗火设计的一般原则
• 4.2 模型建立与试验验证
• 4.2.1 模型建立
• 4.2.2 试验验证
• 4.3 火灾下型钢混凝土轴压柱受力特性分析
• 4.4 火灾下型钢混凝土轴压柱承载力影响因素分析
• 4.5 小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 硕士学习阶段发表论文