不同防火措施下双钢板混凝土组合剪力墙耐火性能研究
发布时间：2021-11-21 14:02
双钢板混凝土组合剪力墙已越来越多地应用于高层民用住宅建筑中,但是国内并无关于其的防火标准要求。采用蒸压加气混凝土板（ALC板）和非膨胀型防火涂料对结构进行保护,运用ABAQUS建立不同工况下的双钢板混凝土组合剪力墙模型,模拟轴压和单面ISO-834标准升温曲线共同作用下结构的温度场分布及变形情况,并对其抗火和耐火性能进行了分析。研究发现:随着受火时间增加,墙体截面温度梯度越来越小,受火30～180 min,混凝土中部温度与受火面钢板温度之差在67%以上;增大栓钉和对拉螺栓间距会增大受火初期墙体的轴向膨胀位移和轴向压缩变形量;受火180 min下,当高厚比大于16时,其对轴向膨胀位移值无明显影响;增大轴压比会减小受火初期墙体的轴向膨胀位移,且当温度相同时,墙体轴向压缩变形量越大。当采用20 mm厚ALC板或10 mm厚非膨胀型防火涂料时,结构温度均未达到结构临界温度,表明双钢板混凝土组合剪力墙的防火保护层厚度可进一步优化。
【文章来源】：工业建筑. 2020,50(09)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
图1 双钢板混凝土组合剪力墙构造
涂覆防火涂料和包裹防火保护板是目前应用最广泛的两种方法。50 mm厚ALC防火板(最薄规格)和30 mm非膨胀型防火涂料都可满足GB 50016—2014[10]一级耐火极限的规定。但对于双钢板组合剪力墙而言，在一级耐火极限规定下，防火板厚度较厚，且在墙柱阳角等厚度变化大、构造复杂处不易实施。对于非膨胀型防火涂料，其防火性能稳定，耐久性好，其涂料组分的颗粒较大，涂层外观不光滑，影响建筑的外观美感，当用于建筑外墙时，需站在脚手架上进行现场喷涂，施工不便。根据现行技术标准关系防火的相关规定[26-30]，本文中双钢板混凝土组合剪力墙外侧采用ALC板进行防火保护，内侧采用非膨胀型防火涂料进行保护，材料热工参数如表1所示，防火保护工况如表2所示。受火方式如图2所示。双钢板混凝土组合剪力墙数值模拟在ABAQUS/Standard中进行，有限元模型如图3所示，各部件尺寸如表3所示。采用间接耦合的方式计算墙体在轴压和高温共同作用下的温度场和应力场，即先进行温度场计算，再将温度场计算结果作为温度载荷加入有限元模型中。
墙体上下两端分别与加载板绑定(Tie)，上加载板顶面和下加载板底面分别耦合于参考点RP-1、RP-2。钢板与混凝土、ALC板与钢板和加载板之间的相互作用采用通用接触进行模拟。为更好地反映实际受力情况，栓钉内置于混凝土板中，两侧钢板与栓钉的接触面分别采用绑定约束。对拉螺栓内置于整个模型中。1.2 有限元模型验证
【参考文献】：
期刊论文
[1]ALC板防护下的方钢管混凝土组合异形柱耐火试验[J]. 赵炳震,陈志华,郑培壮,褚万昌,雷志勇,杨向东. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2017(09)
[2]矩形钢管混凝土组合异形柱框架-剪力墙结构体系住宅设计[J]. 陈志华,赵炳震,于敬海,闫翔宇,郑培壮,杜青,雷志勇. 建筑结构. 2017(06)
[3]单面受火双钢板-混凝土组合剪力墙的耐火性能试验研究[J]. 韦芳芳,杜金娥,胡雪峰,王永泉,吴京. 东南大学学报(自然科学版). 2016(03)
[4]矩形钢管混凝土结构研究综述[J]. 陈志华,杜颜胜,吴辽,秦颖,周婷. 建筑结构. 2015(16)
[5]钢板剪力墙与钢框架抗火性能对比分析[J]. 孙昆,韦芳芳,王余良,沈会. 低温建筑技术. 2014(08)
[6]设有不同防火涂层的钢板剪力墙的抗火性能比较分析[J]. 吴欢,韦芳芳,瞿丽华,朱张峰. 四川建筑科学研究. 2014(01)
[7]钢-混凝土组合结构抗火设计原理研究[J]. 韩林海,宋天诣,谭清华. 工程力学. 2011(S2)
[8]轴心受压高强度H型钢柱抗火性能[J]. 王卫永,李国强,戴国欣. 重庆大学学报. 2010(10)
[9]弹性约束下H型钢柱火灾行为的数值模拟[J]. 周焕廷,常正非,李国强,王林,杨志勇. 武汉理工大学学报. 2010(09)
[10]约束钢柱抗火性能研究现状[J]. 王培军,李国强. 建筑钢结构进展. 2009(06)
博士论文
[1]混凝土剪力墙抗火性能及火灾后抗震性能研究[D]. 刘桂荣.大连理工大学 2010
硕士论文
[1]高性能混凝土剪力墙火灾反应理论分析与抗火设计[D]. 任红梅.同济大学 2006
本文编号：3509645
【文章来源】：工业建筑. 2020,50(09)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
图1 双钢板混凝土组合剪力墙构造
涂覆防火涂料和包裹防火保护板是目前应用最广泛的两种方法。50 mm厚ALC防火板(最薄规格)和30 mm非膨胀型防火涂料都可满足GB 50016—2014[10]一级耐火极限的规定。但对于双钢板组合剪力墙而言，在一级耐火极限规定下，防火板厚度较厚，且在墙柱阳角等厚度变化大、构造复杂处不易实施。对于非膨胀型防火涂料，其防火性能稳定，耐久性好，其涂料组分的颗粒较大，涂层外观不光滑，影响建筑的外观美感，当用于建筑外墙时，需站在脚手架上进行现场喷涂，施工不便。根据现行技术标准关系防火的相关规定[26-30]，本文中双钢板混凝土组合剪力墙外侧采用ALC板进行防火保护，内侧采用非膨胀型防火涂料进行保护，材料热工参数如表1所示，防火保护工况如表2所示。受火方式如图2所示。双钢板混凝土组合剪力墙数值模拟在ABAQUS/Standard中进行，有限元模型如图3所示，各部件尺寸如表3所示。采用间接耦合的方式计算墙体在轴压和高温共同作用下的温度场和应力场，即先进行温度场计算，再将温度场计算结果作为温度载荷加入有限元模型中。
墙体上下两端分别与加载板绑定(Tie)，上加载板顶面和下加载板底面分别耦合于参考点RP-1、RP-2。钢板与混凝土、ALC板与钢板和加载板之间的相互作用采用通用接触进行模拟。为更好地反映实际受力情况，栓钉内置于混凝土板中，两侧钢板与栓钉的接触面分别采用绑定约束。对拉螺栓内置于整个模型中。1.2 有限元模型验证
【参考文献】：
期刊论文
[1]ALC板防护下的方钢管混凝土组合异形柱耐火试验[J]. 赵炳震,陈志华,郑培壮,褚万昌,雷志勇,杨向东. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2017(09)
[2]矩形钢管混凝土组合异形柱框架-剪力墙结构体系住宅设计[J]. 陈志华,赵炳震,于敬海,闫翔宇,郑培壮,杜青,雷志勇. 建筑结构. 2017(06)
[3]单面受火双钢板-混凝土组合剪力墙的耐火性能试验研究[J]. 韦芳芳,杜金娥,胡雪峰,王永泉,吴京. 东南大学学报(自然科学版). 2016(03)
[4]矩形钢管混凝土结构研究综述[J]. 陈志华,杜颜胜,吴辽,秦颖,周婷. 建筑结构. 2015(16)
[5]钢板剪力墙与钢框架抗火性能对比分析[J]. 孙昆,韦芳芳,王余良,沈会. 低温建筑技术. 2014(08)
[6]设有不同防火涂层的钢板剪力墙的抗火性能比较分析[J]. 吴欢,韦芳芳,瞿丽华,朱张峰. 四川建筑科学研究. 2014(01)
[7]钢-混凝土组合结构抗火设计原理研究[J]. 韩林海,宋天诣,谭清华. 工程力学. 2011(S2)
[8]轴心受压高强度H型钢柱抗火性能[J]. 王卫永,李国强,戴国欣. 重庆大学学报. 2010(10)
[9]弹性约束下H型钢柱火灾行为的数值模拟[J]. 周焕廷,常正非,李国强,王林,杨志勇. 武汉理工大学学报. 2010(09)
[10]约束钢柱抗火性能研究现状[J]. 王培军,李国强. 建筑钢结构进展. 2009(06)
博士论文
[1]混凝土剪力墙抗火性能及火灾后抗震性能研究[D]. 刘桂荣.大连理工大学 2010
硕士论文
[1]高性能混凝土剪力墙火灾反应理论分析与抗火设计[D]. 任红梅.同济大学 2006
本文编号：3509645
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