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框架整体作用对钢管混凝土柱耐火性能的影响

作　者: 王爽
导　师: 查晓雄
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 岩土工程
关键词: 钢管混凝土框架结构有限元法温度场耐火极限
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

随着钢管混凝土构件在建筑结构设计中越来越广泛的应用,钢管混凝土结构的防火问题成为研究人员们关注的主要研究课题之一。但由于钢管混凝土材料的耐火性能是一个关于时间的动态瞬时问题,钢管混凝土结构的耐火试验限制较多等原因,国内外的研究尚存在许多的不足之处,从而限制了钢管混凝土结构的发展和应用。本课题研究的目的在于应用有限元法对钢管混凝土框架结构进行耐火极限分析,得出框架结构中柱耐火极限计算的修正公式,为钢管混凝土结构设计提供理论依据和切实可靠的参数依据。本文的研究内容主要包括以下几个方面:(1)采用ABAQUS有限元程序分析计算钢管混凝土框架温度场分布;(2)数值模拟钢管混凝土框架的耐火性能,并与不考虑框架整体作用的单个柱耐火性能进行比较,研究框架中柱承载力提高的原因。(3)通过对一系列不同跨度不同柱截面尺寸的钢管混凝土框架结构进行耐火试验的数值模拟,分析其与单个柱耐火承载力提高的规律,在单个柱耐火极限计算公式的基础上,总结出框架钢管混凝土结构耐火极限的修正公式。(4)介绍如何应用本文得出的修正公式指导实际钢管混凝土结构设计。由本文模拟数据和理论分析可以看出,钢管混凝土框架底层边柱在框架结构中的火极限承载力远远大于单个构件的耐火极限承载力。在火灾发生时,随着热量逐渐传入钢管混凝土柱构件内部,钢管混凝土柱的刚度逐渐下降,框架中各个构件之间的弯矩分配比例发生改变,导致弯矩重分布,到破坏前弯矩远远低于常温时的设计弯矩,边柱柱头实际作用的弯矩下降导致其耐火时间的延长。这一结论说明,现行钢管混凝土防火设计规范采用单个钢管混凝土柱的耐火承载力进行设计是偏于保守的。对框架结构进行防火设计应考虑框架整体作用对柱耐火极限的有利作用,进行更加精确的设计。本文所归纳的修正公式可以为钢管混凝土结构防火设计提供理论依据和参数依据。

框架整体作用对钢管混凝土柱耐火性能的影响

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