薄壁型鋼-混凝土組合框架抗火性能的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、薄壁型鋼-混凝土組合框架結(jié)構(gòu)是一種新型的結(jié)構(gòu)形式，目前國內(nèi)外僅對單個組合構(gòu)件的耐火性能有所研究，而對結(jié)構(gòu)的整體耐火性能及抗火設(shè)計(jì)方法的研究尚未開展。 論文在考慮材料非線性和幾何非線性的基礎(chǔ)上，采用有限單元與有限差分相結(jié)合的方法，編寫了ANSYS熱分析程序，分析了薄壁型鋼-混凝土組合框架各截面的溫度場，計(jì)算結(jié)果得到了相關(guān)文獻(xiàn)的驗(yàn)證。其次，建立了常溫下求解薄壁型鋼-混凝土組合框架極限承載力非線性有限元模型，為火災(zāi)下施加“靜力荷載水平

2、”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。然后，通過算例驗(yàn)證了采用ANSYS軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗火性能分析的可行性，經(jīng)濟(jì)準(zhǔn)確地計(jì)算出了組合框架在不同時(shí)間的抗火響應(yīng)。最后，設(shè)計(jì)了一榀單層單跨薄壁型鋼-混凝土組合框架，對其在火災(zāi)下的抗火性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論分析模型的合理性、準(zhǔn)確性和可靠性。 通過理論分析、有限元軟件的模擬計(jì)算，以及實(shí)驗(yàn)研究，得到以下主要結(jié)論:(1)在ISO-834升溫曲線作用下，構(gòu)件截面的溫度場分布

3、是不均勻的，故單純地采用臨界溫度來判定結(jié)構(gòu)是否失效是不準(zhǔn)確的；(2)荷載水平對薄壁型鋼-混凝土組合框架的耐火極限影響很大，總能找到一個最佳荷載比，使得組合框架的耐火極限達(dá)到最大；當(dāng)荷載比一定時(shí)，防火保護(hù)層厚度對組合框架的耐火極限影響顯著，而其他參數(shù)對組合框架耐火極限影響很小；(3)高溫下薄壁型鋼-混凝土組合框架的破壞主要表現(xiàn)為鋼板的局部屈曲；(4)薄壁型鋼-混凝土組合框架在不加防火保護(hù)時(shí)的耐火極限僅為8～15min左右，多數(shù)情況下需要采