钢结构住宅体系中带墙板约束的H型钢柱抗火性能分析

论文摘要

维护体系对结构构件抗火承载力影响的问题,目前缺乏系统的研究,因此各国设计规范都尚未明确规定。对墙板与钢柱一侧翼缘连接的情况,目前各国规范、规程中尚未考虑墙板对钢柱耐火承载力的影响。但是,在火灾情况下,墙板会影响钢柱的升温和截面温度分布,使钢柱的截面温度分布不均;墙板提供的侧向约束影响钢柱的极限承载力,并且有可能引起失稳形式的转变。对此,本文进行了有限元分析,得出了有益的结论,可为工程设计与研究提供参考。通过对钢结构住宅体系中的带墙板钢柱的有限元分析,在常温下发现随着墙板与钢柱连接点数量的增多,钢柱弱轴方向的计算长度减小,稳定承载力提高。但是,连接点超过一定数量时,钢柱失稳方向由弱轴转为强轴,承载力虽有提高,但幅度很小。通过对钢结构住宅体系中的带墙板钢柱的有限元分析,在高温下得到多个荷载比、多个连接点情况时钢柱的承载力。发现钢柱的稳定承载力随荷载比的提高而增大,随墙板与钢柱连接点增多而增大;墙板与钢柱连接点较少时,钢柱为弱轴失稳;墙板与钢柱连接点较多时,钢柱为强轴失稳;且强轴稳定承载力比弱轴稳定承载力高出许多;随钢柱与墙板的连接点的变化,钢柱失稳的方向也发生了转变。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 火灾对钢结构的危害
• 1.2 钢结构住宅体系简介
• 1.3 墙体与结构相互作用的研究状况
• 1.3.1 国外研究状况
• 1.3.2 国内研究状况
• 1.4 结构抗火设计的意义和方法
• 1.4.1 结构抗火设计的意义
• 1.4.2 钢结构抗火设计方法的发展
• 1.5 本文研究内容
• 第2章 钢结构抗火分析基础
• 2.1 火灾的发展
• 2.1.1 增长阶段
• 2.1.2 全盛阶段
• 2.1.3 衰退阶段
• 2.2 结构的防火保护
• 2.3 传热学基本原理
• 2.3.1 温度场分析
• 2.3.2 热传递方式
• 2.4 标准升温曲线
• 2.5 高温下结构材料的特性
• 2.5.1 高温下结构钢的物理特性
• 2.5.2 高温下结构钢的力学性能
• 2.5.3 高温下混凝土的物理特性
• 2.5.4 高温下混凝土的力学性能
• 2.6 本章小结
• 第3章 常温下墙板约束对钢柱承载力的影响
• 3.1 SAP2000说明及使用特点
• 3.1.1 SAP2000程序的版本及适用范围
• 3.1.2 SAP2000程序的一些主要功能
• 3.2 ALC蒸压轻质加气混凝土墙板与钢柱的连接
• 3.3 国外试验研究
• 3.4 常温下墙板约束对柱轴心受压承载力影响的有限元分析
• 3.4.1 根据Eva Hedman-Petursson试验验证本文有限元模型
• 3.4.2 常温下混凝土墙板对轴心受压钢柱承载力影响有限元计算
• 3.5 本章小结
• 第4章 高温下墙板约束对 H型钢柱轴心受压承载力的影响
• 4.1 轴心受压钢柱的抗火极限承载力计算方法
• 4.2 墙板约束作用下的轴心受压钢柱抗火极限承载力有限元分析
• 4.2.1 模型建立
• 4.2.2 施加荷载
• 4.2.3 计算过程
• 4.2.4 计算结果
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及取得的科研成果
• 致谢