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钢筋混凝土框架柱的抗火性能分析

作　者: 司开法
导　师: 巩玉发
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 结构工程
关键词: 钢筋混凝土框架柱温度场等效火灾荷载耐火极限高温极限承载力
分类号: TU375.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 23次
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内容摘要

长期以来，火灾防治是最艰巨的任务之一。混凝土框架柱的抗火性能研究是整个框架结构抗火研究的基础。因此，研究钢筋混凝土框架柱的抗火性能具有重要的现实意义。本文采用国际标准化组织（ISO834）建议的建筑构件抗火试验曲线来代替火灾的升温过程，通过结构有限元分析方法，运用ABAQUS热力学有限元分析软件对四面受火的混凝土框架柱进行非线性瞬态温度场模拟分析。得出框架柱内部节点的温度变化曲线及节点在火灾持续一定时间后的温度值，根据温度值绘出等温曲线图，总结温度场规律，并对影响截面温度场的因素进行了分析。在框架柱内部截面温度场研究的基础上，结合钢筋混凝土基本原理，总结等效火灾荷载的计算公式，根据高温极限承载力来计算火灾下钢筋混凝土框架柱的耐火极限，通过实例分析验证了公式的可行性，并且通过计算分析了火灾作用下框架柱安全性能的影响因素；根据理论基础，计算分析一个单层两跨结构在均匀火灾作用下边柱、中柱的破坏过程，总结出了在考虑火灾荷载作用下，结构设计应遵循“强边柱、弱中柱”的原则；通过对整体框架的计算分析得出了火灾作用后的框架柱对整体结构的影响。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-11
1 绪论  11-18
  1.1 钢筋混凝土框架柱抗火性能研究的背景及意义  11-13
  1.2 国内外关于钢筋混凝土框架柱抗火性能的研究现状  13-15
    1.2.1 国内关于钢筋混凝土框架柱抗火性能的研究现状  13-14
    1.2.2 国外关于钢筋混凝土框架柱抗火性能的研究现状  14-15
  1.3 钢筋混凝土矩形框架柱在火灾作用下的分类及其高温性能  15-16
    1.3.1 矩形框架柱在火灾作用下的分类  15-16
    1.3.2 框架柱的高温性能  16
  1.4 本文的研究方法和内容  16-18
    1.4.1 研究方法  16
    1.4.2 研究的主要内容  16-18
2 火灾作用下钢筋和混凝土材料的高温力学性能  18-34
  2.1 引言  18
  2.2 混凝土材料在火灾作用下的高温力学性能  18-26
    2.2.1 混凝土在火灾作用下的高温强度  18-22
    2.2.2 混凝土降温后的抗压强度  22
    2.2.3 混凝土在火灾作用下的高温变形  22-25
    2.2.4 混凝土在火灾作用下的高温弹性模量  25-26
  2.3 钢筋在火灾作用下的高温力学性能  26-30
    2.3.1 钢筋在火灾作用下的高温强度  26-28
    2.3.2 钢筋在火灾作用下的高温变形  28-30
    2.3.3 钢筋在火灾作用下的高温弹性模量  30
  2.4 钢筋混凝土框架柱耐火极限的计算方法  30-32
  2.5 本章小结  32-34
3 混凝土框架柱内部温度场模拟计算与分析  34-48
  3.1 引言  34-35
  3.2 温度场分析的理论基础  35-41
    3.2.1 火灾发生时的环境温度随时间变化曲线  35-36
    3.2.2 混凝土和钢材的热工参数  36-39
    3.2.3 热传导方程的推导  39-41
  3.3 钢筋混凝土框架柱内部温度场模拟计算与分析  41-44
    3.3.1 火灾下热量传递方式与计算假定  41
    3.3.2 火灾下的模拟与分析  41-44
  3.4 影响框架柱截面温度场的因素分析  44-46
    3.4.1 框架柱受火时间对截面温度场的影响  44
    3.4.2 框架柱受火面对截面温度场的影响  44
    3.4.3 框架柱升温曲线对截面温度场的影响  44-45
    3.4.4 框架柱截面尺寸对截面温度场的影响  45-46
    3.4.5 框架柱保护层厚度对截面温度场的影响  46
  3.5 本章小结  46-48
4 框架柱的安全性能评估及受火框架柱对整体结构的影响分析  48-71
  4.1 引言  48-49
  4.2 钢筋混凝土框架柱等效火灾荷载的计算  49-57
    4.2.1 等效火灾荷载计算的基本假设  49
    4.2.2 钢筋混凝土框架柱的换算面积  49-50
    4.2.3 四面受火框架柱的等效火灾荷载  50-53
    4.2.4 两面受火框架柱的等效火灾荷载  53
    4.2.5 钢筋混凝土框架柱耐火极限的计算  53-56
    4.2.6 钢筋混凝土框架柱的高温承载力  56-57
  4.3 框架柱安全性能评估及破坏过程的实例分析  57-61
    4.3.1 实例概况  57-58
    4.3.2 框架中柱等效火灾荷载和耐火极限的计算  58-60
    4.3.3 框架中柱和边柱破坏位置和破坏顺序分析  60-61
  4.4 影响钢筋混凝土框架柱安全性能的因素分析  61-67
    4.4.1 初始荷载  61-64
    4.4.2 配筋率  64-65
    4.4.3 长细比  65-67
    4.4.4 保护层厚度  67
  4.5 局部火灾后受损框架柱对整体结构的影响  67-69
  4.6 本章小结  69-71
5 结论与展望  71-72
  5.1 结论  71
  5.2 展望  71-72
参考文献  72-75
作者简历  75-76
学位论文数据集  76-77

钢筋混凝土框架柱的抗火性能分析

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