【碩士】軸壓薄壁鋼管混凝土柱抗火性能研究

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內(nèi)容簡介

　　【碩士】軸壓薄壁鋼管混凝土柱抗火性能研究　　授予學位：碩士　　學位授予單位：華僑大學　　學位年度：2009　　薄壁鋼管混凝土柱是輕鋼-混凝土組合構(gòu)件的一種，兼?zhèn)漭p鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，具有抗震性能好、承載力高、施工速度快、形式靈活和節(jié)約材料等特點，因而在國內(nèi)外受到建筑界越來越多的關(guān)注和研究。薄壁鋼管混凝土柱在常溫下的力學性能研究開展較多，而對其在火災高溫下的耐火性能研究較少，在火災危害越來越嚴重的今天，其耐火性能的研究亟待開展?！　? 論文在考慮材料非線性和幾何非線性的基礎(chǔ)上，采用有限單元法與有限差分法相結(jié)合的方法，利用ANSYS 分析軟件計算矩形薄壁鋼管混凝土柱的溫度場及耐火極限。首先，建立了常溫下薄壁鋼管混凝土柱的非線性有限元模型，求解其極限承載力，為火災下施加的荷載比提供依據(jù)，有限元計算結(jié)果與文獻試驗結(jié)果吻合較好。　　其次，編寫了ANSYS 熱分析程序，在得到相關(guān)試驗驗證的基礎(chǔ)上，分析了在ISO-834 標準升溫曲線下，薄壁鋼管混凝土柱截面的溫度場隨時間的變化情況。最后，編制了ANSYS 熱-力耦合場分析程序，通過相關(guān)文獻中的試驗驗證了程序的可行性和合理性, 并設(shè)計了幾組薄壁鋼管混凝土柱，用耦合場分析程序計算了其耐火時間，結(jié)合各種影響因素對其進行了參數(shù)化分析。　　通過有限元軟件的計算和理論分析，主要得出以下結(jié)論：1) 在用ANSYS 軟件建立薄壁鋼管混凝土柱的有限元模型時，對鋼管與混凝土的界面采用接觸單元模擬，會取得較為理想的結(jié)果。2) 在ISO-834 標準升溫曲線下，受火方式對薄壁鋼管混凝土柱的溫度場分布有較大影響，其中以四面受火時截面的溫度升高最快。3) 在柱處于兩面受火的情況時，兩長邊對面受火對應(yīng)的截面溫度升高最快，兩鄰面受火時截面升溫最慢。4) 防火涂料對柱截面的溫度場影響最大，其它因素的改變只導致混凝土的溫度一定程度改變，對鋼管的溫度影響不明顯。5）當荷載比一定時，在薄壁鋼管混凝土柱耐火極限的影響因素中，防火涂料厚度影響的程度最大，截面尺寸和長細比都有一定程度的影響，而其它因素對耐火時間影響不太明顯。　　

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