高温和火灾作用后六边形钢管混凝土的轴压承载力研究

发布时间：2020-06-16 18:49

【摘要】：六边形钢管混凝土作为一种新型结构,造型新颖,并可与其他构件以多种方式连接,给予建筑师丰富的设计灵感,六边形钢管混凝土还可设计成蜂窝型框架结构,大大提高建筑抗侧扭能力。目前相关学者的研究主要集中在传统构件,比如矩形、圆形截面,着重分析其轴压承载力、抗弯承载力和滞回性能等力学机理。而六边形截面的相关论述较少,国内仅仅个别学者对其轴压性能作了试验研究,试验样本较少,暂无对构件的其他方面的性能分析较少。六边形钢管混凝土作为承重结构,在建筑起火后其承载能力衰减机理以及灾后评估的研究尚未见报道。针对此情况,本文重点关注六边形钢管混凝土在高温和火灾作用后的轴压承载力,以及火灾作用下的温度场分布。通过大量的案例分析以及数据处理,拟合出六边形钢管混凝土经过高温加热后的轴压承载力衰减公式。主要工作内容如下:(1)高温加热处理后六边形钢管混凝土衰减系数利用有限元软件建立高温加热后的传统构件单向受压的数值模型,跟同类型学者的研究成果进行比较,在此基础上,建立了常温下六边形钢管混凝土轴压承载力模型,求解得到的峰值承载力同相关试验数据进行对比,同样引用相关学者的研究成果数据进行分析,验证本文模型具备可以模拟构件在高温后工作性能的能力。在此基础上建立高温后六边形钢管混凝土轴压有限元模型,随后进行参数化分析,结合大量数据,拟合出高温后构件轴压承载力的衰减计算公式。(2)火灾下六边形钢管混凝土温度场基于目前学界对于钢管和混凝土的热工性能和力学参数研究成果,建立传统钢管混凝土火灾条件下的温度场分析模型,分析结果跟同类型试验研究数据对比,吻合之后,将其推广至六边形钢管混凝土,研究火灾作用下温度分布及工作机理。(3)建筑起火后六边形钢管混凝土抗压性能衰减系数利用有限元软件建立火灾发生后传统构件单向轴心受压的数值模型,跟同类型学者的研究成果进行比较,验证建模合理后,建立火灾后六边形钢管混凝土轴压有限元模型,并且参数化分析,研究钢管屈服强度、混凝土强度和温度等对火灾后六边形钢管混凝土的抗压能力衰减系数的影响。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.9
【图文】：

第 1 章绪论第 1 章绪论1 研究背景及意义随着人工智能时代的到来，科技日新月异，新思想层出不穷，在超高层建筑中统钢管混凝土，截面面积将会变得非常巨大，建筑结构过于笨重，工程施工困难传统钢管混凝土逐渐不能满足目前工程发展的需求。上世纪 70 年代，最新提zlur-Khan[1]体系利用筒体结构互相连接，使得建筑高度可以达到 400m，而其中体采用多边形截面形式钢管混凝土。图 1.1 所示为世界第一高楼-哈利法塔[2]，塔呈三叉形，三支翼成 120°夹角。位于首尔的高层住宅楼 Tower Palace Ⅲ（见图先采用扶壁核心体系建造而成，从核心筒伸出“三支手臂”，夹角均为 120°，核用类似六边形截面形式。这种形式增强了建筑的横向抗扭能力，规避超高层建筑过大的问题。

第 1 章绪论第 1 章绪论1 研究背景及意义随着人工智能时代的到来，科技日新月异，新思想层出不穷，在超高层建筑中统钢管混凝土，截面面积将会变得非常巨大，建筑结构过于笨重，工程施工困难传统钢管混凝土逐渐不能满足目前工程发展的需求。上世纪 70 年代，最新提zlur-Khan[1]体系利用筒体结构互相连接，使得建筑高度可以达到 400m，而其中体采用多边形截面形式钢管混凝土。图 1.1 所示为世界第一高楼-哈利法塔[2]，塔呈三叉形，三支翼成 120°夹角。位于首尔的高层住宅楼 Tower Palace Ⅲ（见图先采用扶壁核心体系建造而成，从核心筒伸出“三支手臂”，夹角均为 120°，核用类似六边形截面形式。这种形式增强了建筑的横向抗扭能力，规避超高层建筑过大的问题。

【参考文献】

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本文编号：2716427