论文部分内容阅读
钢-混凝土组合结构在现代高层建筑中应用日益广泛,其抗火性能关乎人民生命与财产安全,愈发受到关注。对钢-混凝土组合结构的耐火性能深入探讨并针对防火构造的改进提出建议,对促进钢-混凝土组合结构的耐火性能理论研究体系的推广与完善具有重大且深远的意义。较多的影响因素导致了火灾试验开展困难重重,也使得有限元方法的优势体现出来。本文在前人大量的理论与试验研究基础上,借助大型通用有限元软件ABAQUS,建立了型钢混凝土柱、型钢混凝土柱-钢混凝土梁组合框架的有限元模型,分别进行了温度场及高温力学性能的数值模拟和分析研究。研究内容及成果主要如下:(1)在分析国内外相关钢材和混凝土热工性能和高温下型钢混凝土结构力学性能研究成果的基础上,选择适用于本文研究的钢材和混凝土热工性能参数和高温型钢混凝土力学性能参数,进行了不同受火情况下的型钢混凝土柱温度场分析。结果表明:受火条件对截面的温度场分布影响较大;受火过程中型钢混凝土柱内具有明显的温度滞后效应。(2)在选取钢材与混凝土的热工性能和高温下型钢混凝土力学性能参数的条件下,进行了十二组型钢混凝土柱的常温下承载力、温度场、高温下力学性能计算,研究截面尺寸、含钢率、配筋率、轴压比、长细比和荷载偏心率等参数对型钢混凝土柱抗火性能的影响。研究结论:截面尺寸、含钢率、轴压比、长细比和荷载偏心率对型钢混凝土柱抗火性能影响较大,而型钢混凝土柱的抗火性能受配筋率影响有限。(3)建立一个一榀两层两跨的型钢混凝土柱-钢混凝土组合梁框架模型,基于钢材和混凝土材料的热工性能及高温下本构关系,探究了该框架在多种受火情况下的温度场变化规律。并从位移变形和内力变化规律两方面展开了不同火灾和荷载工况下的组合框架抗火性能分析。分析可得:受火位置、保护层设置情况对整体组合框架的温度场分布影响较大,而温度传递规律和单个构件条件下基本相似;柱轴压比、火灾工况、受火时间等都对整体组合框架抗火性能影响较大。