开洞双钢板剪力墙抗火性能研究

发布时间：2020-07-11 18:04

【摘要】：近年来,我国经济的快速发展,导致高层建筑的数量日益增多,具有良好的抗震性能的剪力墙和由剪力墙组成的筒体一直被我国的高层建筑广泛采用。开洞外包双钢板-混凝土组合剪力墙是一种新型剪力墙,具有墙体薄、自重轻、延性好、构造简单、施工快捷等优点,人们对其常温下的力学性能进行了大量研究,但关于其高温下以及高温后受力性能的研究报道很少涉及。本文利用有限元软件ABAQUS对开洞双钢板剪力墙进行了抗火性能和力学性能研究,对温度场以及火灾后力学性能进行了数值模拟,研究了受火时间和受火状态对开洞双钢板剪力墙性能的影响。主要研究了以下几个方面:(1)为了模拟开洞双钢板剪力墙抗火性能,对钢板和混凝土的热工参数:导数系数、比热容、密度、热膨胀系数进行了介绍,并给出了不同国家的计算公式,通过分析选取了适当的计算公式。给出了高温下钢材和混凝土的力学性能:弹性模量、泊松比、应力应变关系以及钢材的屈服强度、混凝土的抗压强度变化规律,通过分析选取了适当的计算公式。(2)应用ABAQUS有限元软件建立开洞双钢板剪力墙模型,设定了初始条件和边界条件,采用ISO-834标准升温曲线加载,考虑单面和双面受火,给出了随时间变化双钢板剪力墙的温度场变化规律。受火面剪力墙温度上升先快后缓,与升温曲线相近;剪力墙背火面温度升温较缓,总体温度较低。对单双受火两种工况的温度场进行对比分析发现,双面受火使得剪力墙中心温度有所增大。(3)给定轴压比,进行了火灾(高温)条件下,开洞双钢板剪力墙随受火时间增长位移、挠度变化规律,随着受火时间不断增加,受火面温度越来越高,剪力墙受火面的钢材和混凝土强度逐渐降低,挠曲方向由受火面转向背火面,出现负挠度,并且逐渐增大;在受火后期,挠曲变形徐速增加,达到耐火极限,剪力墙挠度出现突变并且迅速增大。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU352.5;TU392.4
【图文】：

热固,交互式图形,耐火性能,传热学

简介及分析过程上功能最强大的有限元分析软件之一，他、传热学、流体、升学、电力学以及热固庞大求解规模的能力。的步骤大致分为以下三步，如图 3-1 所BAQUS/CAE）：是 abaqus 的交互式图形环用、荷载、网格）他可以便捷地生成或输件来为部件定义材料属性、荷载、边界BAQUS/Standard 或 ABAQUS/Explicit）AQUS/Explicit 求解输入文件中所定义的好地进行后处理过程分，分析结果以二进时间由问题的复杂程度和计算机的计算QUS/CAE）：我们通常把 ABAQUS/CAE读入分析结果数据，以多种方法显示分的初始数据进行处理。双钢板剪力墙耐火性能，此类问题采用

模块图,模块,温度场

图 3.2 ABAQUS/CAE 分析模块.2 温度场温度场是指在某一时刻空间各个点的温度分布的集合，可以通过某时刻围内构件所有点的温度值来描述。我们通常将温度场分为两大类，即稳们把温度恒定不变的温度场叫做稳态温度场，我们把温度随着时间而发生为瞬态温度场。.3 热传导微分方程建立热传导是两个温度不同，相互接触的物体或同一物体，各部分之间由在而引起了热量传递。处于不停运动中的分子、原子及自由电子等微观粒传递，却没有进行明显的物质转移。固体、液体以及气体可以进行热量格来说，绝对的导热只发生在密实度很大的固体中。热辐射即物由于与外，导致向外辐射热量为的现象。发生火灾时候，通过辐射、对流等方式，传热来完成导热，同样，通过热传导，构件内部完成了热量的传递。

傅立叶定律,剪力墙,导热理论,向量

图 3.3 热传递方式我们通过求解开洞双钢板—混凝土组合剪力墙截面温度场，进而合剪力墙内部的传递过程，热传导方程的边界条件，即外界热量向开洞程。3.3.1 傅立叶定律傅立叶定律是导热理论的基础。其向量表达式为:q gradT式中:q——热流密度，是一个向量，2Kcal /( m h)gradT——温度梯度，也是一个向量，℃/m 。 ——导热系数，又称热导率，Kcal /( mh C) ；式中的负号表示q的方向始终与gradT相反。3.3.2 热传导微分方程推导

【参考文献】