【摘要】：近些年来,我国建筑水平得到了的快速提升,由于钢筋混凝土框架结构的建筑具有空间分隔灵活,自重轻,抗震性能优良,节省材料等特点,广泛应用于生活中。当框架结构建筑发生极端火灾时,伴随着温度的升高,钢筋混凝土强度急剧下降,整个结构极易因为某一区域在极端火灾下破坏,从而引起整栋建筑的连续倒塌。因此,研究钢筋混凝土框架结构在高温下的的连续倒塌有着重要的工程意义和科研意义。本文基于ABAQUS软件,对RC框架结构在极端火灾下的连续倒塌主要做了以下几个方面的工作:(1)基于钢筋和混凝土在高温下的材料性能和力学性能,使用ABAQUS软件,选取合适的有限元单元,首先模拟验证了清华大学的钢筋混凝土框架火灾倒塌实验。将实验结果和数值模拟结果进行对比分析,验证了材料参数的正确性。(2)在验证的材料参数上建立了两层单跨框架模型,研究了配筋率、受火位置、柱截面类型、保护层厚度、梁柱线刚度比等因素对结构在火灾下的力学性能影响。首先对保护层厚度为20mm和35mm的框架结构进行分析,保护层厚度越大,梁挠度越小,挠度差值达到3.58mm,同时保护层厚度为20mm的框架在152min发生倒塌,而保护层厚度为35mm的结构在166min发生倒塌。对于受火位置的影响因素来说,下部受火时,P-△效应更加明显,下柱柱底弯矩值比上部受火大49.18kN·m,同时下部受火结构倒塌时间要比上部受火提前18min。对于柱截面类型来讲,火灾下同体积的圆形柱框架更易破坏,在132min,柱顶和柱底弯矩差值达到134.7kN · m。而矩形柱弯矩差最大差值仅为102.7kN·m,同时圆形框架要比矩形框架提前19min破坏。对于线刚度比的影响因素来讲,线刚度比较小的结构不仅满足强柱弱梁,而且较小的线刚度比结构无论是梁柱弯矩变化极值还是梁挠度变形都要小鱼线刚度比较大的结构。(3)不考虑楼板影响的前提下,建立三层典型的框架模型,通过全过程火灾受力分析的方法,分别模拟角部房间失火、长边中部房间失火、内部房间失火三种工况,分析了结构在极端火灾下的倒塌方式和力学响应变化,三种工况的倒塌时间分别为300min、277min和253min。得出了由于变形会产生P-△效应、钢筋由于高温失效,不易形成悬链线机制等结果。并根据结果提出了提高框架结构在火灾下抗续倒塌的措施。(4)在工程中进行框架结构房屋的设计时,我们可以要对底层重点区域布置更多的消防设施。并且在满足建筑使用功能的前提下,应尽量避免堆积荷载,初始荷载的大小对框架结构的在高温下承载能力有着极大的影响。同时,对于存放易燃物的仓库要选择耐火性能好的防火材料。对于重要性要求高的结构,我们可以偏安全的不考虑楼板的贡献,降低设计复杂性。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU375.4;TU352.5
【图文】：
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【参考文献】
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2723443
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