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标准火灾下SRC柱全过程力学性能分析

作　者: 杜二峰
导　师: 毛小勇
学　校: 苏州科技学院
专　业: 结构工程
关键词: 型钢混凝土(SRC)柱火灾作用全过程温度场力学性能残余变形
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

型钢混凝土(SRC)结构具有承载力大,抗震性能好,耐腐蚀性能高和技术经济效益显著等优点,在多高层建筑中应用日益广泛。目前国内外关于SRC结构抗火性能的研究很少,更无相应的抗火设计规范和技术规程,因此研究SRC柱高温下(后)性能,保证结构构件在火灾下(后)的承载能力,既有理论意义,又有实用价值。本文主要进行了如下工作:通过国内外研究成果分析、比较,确定了高温下的材料热工参数和热力学性能,特别是降温段的材料性能。利用通用有限元软件ANSYS建立了SRC柱三维温度场计算模型和全过程力学性能计算模型,其有效性得到了试验验证。利用该模型对火灾下SRC柱温度场和力学性能进行了计算分析,获得火灾作用全过程SRC柱变形—时间曲线。并对曲线的关键点和各个阶段的主要特征进行了分析。对火灾下SRC柱全过程力学性能和残余变形系数的各个主要影响参数进行了分析,结果表明:火灾下SRC柱全过程力学性能的主要影响参数为火灾荷载比、升温时间、截面尺寸、构件长细比和截面高宽比,含钢率在一定得范围内对其有较大影响;残余变形系数的主要影响参数为为火灾荷载比、升温时间和截面尺寸,含钢率在一定得范围内对其有较大影响。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-17
  1.1 型钢混凝土的特点和发展概况  9-11
    1.1.1 型钢混凝土(SRC)的特点  9-10
    1.1.2 型钢混凝土的发展概况  10-11
  1.2 研究意义  11-13
  1.3 结构抗火研究现状  13-16
  1.4 本文主要内容  16-17
第二章高温下混凝土和结构钢的材料特性  17-37
  2.1 引言  17
  2.2 结构钢和混凝土的热工性能  17-22
    2.2.1 结构钢的热工性能  17-19
    2.2.2 混凝土的热工性能  19-22
  2.3 高温下结构钢和混凝土的力学性能  22-31
    2.3.1 高温下结构钢的力学性能  22-26
    2.3.2 高温下混凝土的力学性能  26-31
  2.4 高温后结构钢和混凝土的力学性能  31-34
    2.4.1 高温后结构钢的力学性能  31
    2.4.2 高温后混凝土的力学性能  31-34
  2.5 降温段结构钢和混凝土的材料性能  34-35
  2.6 高温下混凝土与结构钢的粘结滑移  35-36
  2.7 本章小结  36-37
第三章火灾下 SRC 柱温度场分析  37-51
  3.1 引言  37
  3.2 温度—时间曲线  37-40
    3.2.1 国际标准组织制定的150834 标准升（降）温曲线  38-39
    3.2.2 欧洲规范给出的室内火灾升温经验公式  39
    3.2.3 马忠诚给出的室内火灾升温经验公式  39-40
  3.3 SRC 柱温度场计算原理  40-43
    3.3.1 能量守恒定律  40
    3.3.2 傅里叶定律  40-41
    3.3.3 热传导方程  41
    3.3.4 定解条件  41-43
  3.4 SRC 柱温度场有限元模型  43-44
    3.4.1 ANSYS 耦合场分析方法  43
    3.4.2 热分析所用的单元类型  43-44
    3.4.3 ANSYS 热分析基本步骤  44
  3.5 试验验证  44-49
    3.5.1 徐朝晖SRC 柱受火试验  45-47
    3.5.2 宋天诣SRC 柱受火试验  47
    3.5.3 T.T Lie 钢管混凝土柱受火试验  47-49
  3.6 SRC 柱全过程温度场计算  49-50
  3.7 本章小结  50-51
第四章火灾作用下 SRC 柱力学性能全过程分析  51-65
  4.1 引言  51
  4.2 有限元模型  51-54
    4.2.1 钢筋的处理  51-52
    4.2.2 模型所用的单元类型  52-53
    4.2.3 材料模型  53
    4.2.4 混凝土的破坏准则  53-54
  4.3 试验验证  54-60
    4.3.1 常温试验验证  55-58
    4.3.2 高温试验验证  58-60
  4.4 火灾作用下SRC 柱力学性能全过程计算  60-63
  4.5 降温段混凝土材料性能的研究  63-64
  4.6 本章小结  64-65
第五章参数分析  65-79
  5.1 引言  65
  5.2 影响参数分析  65-78
    5.2.1 火灾荷载比  65-67
    5.2.2 升温时间  67-68
    5.2.3 截面尺寸  68-69
    5.2.4 长细比  69-70
    5.2.5 荷载偏心率  70-71
    5.2.6 含钢率  71-73
    5.2.7 型钢屈服强度  73-74
    5.2.8 配筋率  74-75
    5.2.9 钢筋屈服强度  75-76
    5.2.10 混凝土强度  76-77
    5.2.11 截面高宽比  77-78
  5.3 本章小结  78-79
第六章结论与展望  79-82
  6.1 结论  79-80
  6.2 建议  80-82
参考文献  82-85
致谢  85-86
作者简历  86

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