薄壁型鋼-混凝土組合框架抗火性能的理論與實驗研究.pdf

1、薄壁型鋼-混凝土組合框架結構是一種新型的結構形式，目前國內外僅對單個組合構件的耐火性能有所研究，而對結構的整體耐火性能及抗火設計方法的研究尚未開展。 論文在考慮材料非線性和幾何非線性的基礎上，采用有限單元與有限差分相結合的方法，編寫了ANSYS熱分析程序，分析了薄壁型鋼-混凝土組合框架各截面的溫度場，計算結果得到了相關文獻的驗證。其次，建立了常溫下求解薄壁型鋼-混凝土組合框架極限承載力非線性有限元模型，為火災下施加“靜力荷載水平

2、”提供依據(jù)，有限元計算結果與文獻試驗結果吻合較好。然后，通過算例驗證了采用ANSYS軟件進行結構抗火性能分析的可行性，經(jīng)濟準確地計算出了組合框架在不同時間的抗火響應。最后，設計了一榀單層單跨薄壁型鋼-混凝土組合框架，對其在火災下的抗火性能進行了實驗研究，實驗結果驗證了理論分析模型的合理性、準確性和可靠性。 通過理論分析、有限元軟件的模擬計算，以及實驗研究，得到以下主要結論:(1)在ISO-834升溫曲線作用下，構件截面的溫度場分布

3、是不均勻的，故單純地采用臨界溫度來判定結構是否失效是不準確的；(2)荷載水平對薄壁型鋼-混凝土組合框架的耐火極限影響很大，總能找到一個最佳荷載比，使得組合框架的耐火極限達到最大；當荷載比一定時，防火保護層厚度對組合框架的耐火極限影響顯著，而其他參數(shù)對組合框架耐火極限影響很?。?3)高溫下薄壁型鋼-混凝土組合框架的破壞主要表現(xiàn)為鋼板的局部屈曲；(4)薄壁型鋼-混凝土組合框架在不加防火保護時的耐火極限僅為8～15min左右，多數(shù)情況下需要采