【硕士】轴压薄壁钢管混凝土柱抗火性能研究

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内容简介

　　【硕士】轴压薄壁钢管混凝土柱抗火性能研究　　授予学位：硕士　　学位授予单位：华侨大学　　学位年度：2009　　 薄壁钢管混凝土柱是轻钢-混凝土组合构件的一种，兼备轻钢结构和混凝土结构的优点，具有抗震性能好、承载力高、施工速度快、形式灵活和节约材料等特点，因而在国内外受到建筑界越来越多的关注和研究。薄壁钢管混凝土柱在常温下的力学性能研究开展较多，而对其在火灾高温下的耐火性能研究较少，在火灾危害越来越严重的今天，其耐火性能的研究亟待开展。　　 论文在考虑材料非线性和几何非线性的基础上，采用有限单元法与有限差分法相结合的方法，利用ANSYS 分析软件计算矩形薄壁钢管混凝土柱的温度场及耐火极限。首先，建立了常温下薄壁钢管混凝土柱的非线性有限元模型，求解其极限承载力，为火灾下施加的荷载比提供依据，有限元计算结果与文献试验结果吻合较好。　　 其次，编写了ANSYS 热分析程序，在得到相关试验验证的基础上，分析了在ISO-834 标准升温曲线下，薄壁钢管混凝土柱截面的温度场随时间的变化情况。最后，编制了ANSYS 热-力耦合场分析程序，通过相关文献中的试验验证了程序的可行性和合理性, 并设计了几组薄壁钢管混凝土柱，用耦合场分析程序计算了其耐火时间，结合各种影响因素对其进行了参数化分析。　　 通过有限元软件的计算和理论分析，主要得出以下结论：1) 在用ANSYS 软件建立薄壁钢管混凝土柱的有限元模型时，对钢管与混凝土的界面采用接触单元模拟，会取得较为理想的结果。2) 在ISO-834 标准升温曲线下，受火方式对薄壁钢管混凝土柱的温度场分布有较大影响，其中以四面受火时截面的温度升高最快。3) 在柱处于两面受火的情况时，两长边对面受火对应的截面温度升高最快，两邻面受火时截面升温最慢。4) 防火涂料对柱截面的温度场影响最大，其它因素的改变只导致混凝土的温度一定程度改变，对钢管的温度影响不明显。5） 当荷载比一定时，在薄壁钢管混凝土柱耐火极限的影响因素中，防火涂料厚度影响的程度最大，截面尺寸和长细比都有一定程度的影响，而其它因素对耐火时间影响不太明显。　　

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