论文部分内容阅读
木结构建筑在我国有着悠久的历史,现存大量的古木建筑,同时,近年来,随着我国经济的增长,人们对建筑结构的需求逐渐多元化,对木结构有了新的认识,对木结构的需求也越来越大,现代木结构在我国得到了良好的发展。然而,我国每年均会发生木结构建筑火灾,造成惨重的直接财产损失和人员伤亡,同时由于古木建筑其特有的建筑历史和艺术价值以及一旦被焚毁而无法再生的特点,火灾所造成的间接损失是无法用金钱来估量的。而长期以来,我国木结构抗火性能研究很少,有必要加强对木结构抗火性能的研究。 本论文根据经典传热学理论及有限元基本理论,利用大型通用有限元软件ABAQUS建立热-结构耦合模型,分析榫卯节点连接形式的梁柱式木结构框架的温度场分布、木材炭化速度和耐火极限,主要内容可以分为以下几个部分: (1)针对木材各向异性、拉压屈服强度不同及破坏模式不同的特点,本文基于Yamada-Sun屈服准则的逐渐累积损伤演化模型编写了正交各向异性木材用户材料子程序VUMAT。 (2)通过不同温度情况下的单元测试,对常温下LVL木梁受弯极限承载能力、LVL轴心受拉构件耐火极限、CLT板受弯耐火极限、直线式榫卯节点耐火极限和框架榫卯耐火极限试验的数值模拟,验证木材用户材料子程序VUMAT的正确性。 (3)利用ABAQUS对无保护层及有石膏保护层的梁柱式木结构框架进行温度场分析,研究其温度场分布和炭化速度变化规律,并同时研究密度对温度场分布的影响。 (4)将已经编制好的木材用户材料子程序VUMAT嵌入到ABAQUS中,进行无保护层及有石膏保护层的梁柱式木结构框架结构场分析,并研究了不同梁线荷载、密度对耐火极限的影响。 (5)结合国内外木结构规范,提出了梁、柱构件的抗火设计方法,并探讨了梁柱榫卯节点的炭化规律。