【碩士】軸壓薄壁鋼管混凝土柱抗火性能研究

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　　【碩士】軸壓薄壁鋼管混凝土柱抗火性能研究　　授予學(xué)位：碩士　　學(xué)位授予單位：華僑大學(xué)　　學(xué)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(diǎn)，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(diǎn)，因而在國(guó)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(xué)性能研究開展較多，而對(duì)其在火災(zāi)高溫下的耐火性能研究較少，在火災(zāi)危害越來越嚴(yán)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(jì)算矩形薄壁鋼管混凝土柱的溫度場(chǎng)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(zāi)下施加的荷載比提供依據(jù)，有限元計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)試驗(yàn)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(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，分析了在ISO-834 標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線下，薄壁鋼管混凝土柱截面的溫度場(chǎng)隨時(shí)間的變化情況。最后，編制了ANSYS 熱-力耦合場(chǎng)分析程序，通過相關(guān)文獻(xiàn)中的試驗(yàn)驗(yàn)證了程序的可行性和合理性, 并設(shè)計(jì)了幾組薄壁鋼管混凝土柱，用耦合場(chǎng)分析程序計(jì)算了其耐火時(shí)間，結(jié)合各種影響因素對(duì)其進(jìn)行了參數(shù)化分析。　　通過有限元軟件的計(jì)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(shí)，對(duì)鋼管與混凝土的界面采用接觸單元模擬，會(huì)取得較為理想的結(jié)果。2) 在ISO-834 標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線下，受火方式對(duì)薄壁鋼管混凝土柱的溫度場(chǎng)分布有較大影響，其中以四面受火時(shí)截面的溫度升高最快。3) 在柱處于兩面受火的情況時(shí)，兩長(zhǎng)邊對(duì)面受火對(duì)應(yīng)的截面溫度升高最快，兩鄰面受火時(shí)截面升溫最慢。4) 防火涂料對(duì)柱截面的溫度場(chǎng)影響最大，其它因素的改變只導(dǎo)致混凝土的溫度一定程度改變，對(duì)鋼管的溫度影響不明顯。5）當(dāng)荷載比一定時(shí)，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(zhǎng)細(xì)比都有一定程度的影響，而其它因素對(duì)耐火時(shí)間影響不太明顯。　　

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