组合楼板在防火措施下的抗火能力非线性有限元分析

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火灾产生的高温可使建筑物严重破坏甚至倒塌,为了保证建筑结构具有足够的抗火能力,必须进行结构及构件的抗火分析。近年来,压型钢板-混凝土组合楼板在高层建筑中得到了较大的发展和广泛的应用,压型钢板-混凝土组合楼板是一种十分合理的结构形式,能充分发挥两种不同材料的受力性能,施工速度快,延性好,抗震性能优越。目前我国高层建筑中的组合楼板,较多采用板内按结构受力情况另外配筋的形式,这种设计方法没有充分发挥材料的性能,其最主要的原因是缺乏对压型钢板-混凝土组合楼板抗火性能的研究。目前国内还没有制订该类结构防火及耐火设计的规定,不能适应建设工程发展的需要,因此,深入地研究组合楼板的抗火性能及耐火设计方法具有重要的理论价值和实用意义。本文利用大型有限元分析软件ANSYS进行模拟分析,具体工作如下:首先,本文分析了高温下压型钢板-混凝土组合楼板中结构钢和混凝土的材料特性,确立了高温下组成组合楼板的结构钢和混凝土的热工参数和热-力本构关系模型。其次,研究了火灾下压型钢板-混凝土组合楼板在防火涂料保护下的温度场。应用ANSYS软件,通过ISO834国际升温曲线模型模拟火灾时室内升温情况,并将此随时间变化的温度荷载施加给加涂料的组合楼板,分不同的加载工况情况分别模拟,得出不同工况下组合楼板在不同时刻的温度场,并取其中一种工况模式,绘制特殊部位测点的时间-温度曲线,与板直接受火时的温度场相对比,验证防火涂料的保护作用。最后,文章研究了压型钢板-混凝土组合楼板连续板的抗火性能。利用ANSYS热-力耦合分析方法,分别将不同工况下温度场分析的结果导入结构分析中,分析不同工况火灾下连续板随温度升高时力学反应。并分析压型钢板-混凝土组合楼板作为连续板时的抗火优势,提出压型钢板-混凝土组合楼板在火灾危害时的有效防火措施。
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