軸壓薄壁鋼管混凝土柱抗火性能研究.pdf

1、薄壁鋼管混凝土柱是輕鋼-混凝土組合構(gòu)件的一種，兼?zhèn)漭p鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，具有抗震性能好、承載力高、施工速度快、形式靈活和節(jié)約材料等特點(diǎn)，因而在國內(nèi)外受到建筑界越來越多的關(guān)注和研究。薄壁鋼管混凝土柱在常溫下的力學(xué)性能研究開展較多，而對其在火災(zāi)高溫下的耐火性能研究較少，在火災(zāi)危害越來越嚴(yán)重的今天，其耐火性能的研究亟待開展。 論文在考慮材料非線性和幾何非線性的基礎(chǔ)上，采用有限單元法與有限差分法相結(jié)合的方法，利用ANSYS 分析軟

2、件計(jì)算矩形薄壁鋼管混凝土柱的溫度場及耐火極限。首先，建立了常溫下薄壁鋼管混凝土柱的非線性有限元模型，求解其極限承載力，為火災(zāi)下施加的荷載比提供依據(jù)，有限元計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。其次，編寫了ANSYS 熱分析程序，在得到相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，分析了在ISO-834 標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線下，薄壁鋼管混凝土柱截面的溫度場隨時(shí)間的變化情況。最后，編制了ANSYS 熱-力耦合場分析程序，通過相關(guān)文獻(xiàn)中的試驗(yàn)驗(yàn)證了程序的可行性和合理性，并設(shè)計(jì)了幾

3、組薄壁鋼管混凝土柱，用耦合場分析程序計(jì)算了其耐火時(shí)間，結(jié)合各種影響因素對其進(jìn)行了參數(shù)化分析。 通過有限元軟件的計(jì)算和理論分析，主要得出以下結(jié)論：1) 在用ANSYS軟件建立薄壁鋼管混凝土柱的有限元模型時(shí)，對鋼管與混凝土的界面采用接觸單元模擬，會取得較為理想的結(jié)果。2) 在ISO-834 標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線下，受火方式對薄壁鋼管混凝土柱的溫度場分布有較大影響，其中以四面受火時(shí)截面的溫度升高最快。3) 在柱處于兩面受火的情況時(shí)，兩長邊對面