局部火灾作用下PEC柱框架抗火性能研究

发布时间：2017-09-13 02:06

  本文关键词：局部火灾作用下PEC柱框架抗火性能研究

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【摘要】：框架结构作为一个超静定结构,其构件之间相互作用较强,火灾高温会导致结构出现明显的内力重分布,构件的内力和变形均不同于独立构件,因此基于整体结构耐火性能的研究更能真实地反应结构在火灾下的实际性能。在住宅建筑中,由于各户之间分隔较好,火灾可能局限在某个局部的空间,对于在局部火灾作用下多层多跨框架结构的抗火性能研究的报道尚不多见。本文以局部火灾作用下PEC柱-钢梁平面框架为例,分析其在火灾作用的失效模式、变形规律和耐火极限。主要内容如下:1、在确定混凝土和钢材的高温本构关系和热工参数之后,应用PEC柱、组合节点、钢管混凝土柱-组合梁单层单跨框架的抗火试验数据对模型进行了全面验证,验证了本文建模方法、材料的本构关系、热工参数的正确性。2、设计了两榀三层三跨PEC柱-钢梁组合平面框架,利用Abaqus软件建立了局部火灾作用下PEC柱-钢梁组合平面框架的温度场计算模型和力学分析计算模型。分析了九种不同火灾工况和两种荷载工况下框架结构的失效模式。3、分析了柱失效模式下等跨框架和不等跨框架的耐火性能、温度场分布、框架变形和内力变化规律。4、分析了梁失效模式下梁等跨框架和不等跨框架的耐火性能、温度场分布、框架变形和内力变化规律。研究结果可为局部火灾作用下PEC框架的抗火设计提供参考。
【关键词】：PEC柱框架 局部火灾 失效模式 耐火极限
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU352.5
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 国内外研究动态12-15
• 1.2.1 PEC柱抗火研究现状12-13
• 1.2.2 组合节点研究现状13-14
• 1.2.3 钢-混凝土组合平面框架研究现状14-15
• 1.3 研究意义15
• 1.4 研究思路与内容15-16
• 第二章 高温下材料热工性能和本构关系16-21
• 2.1 概述16
• 2.2 高温下材料热工性能16-17
• 2.2.1 钢材的热工性能16-17
• 2.2.2 混凝土的热工性能17
• 2.2.3 防火涂料的热工性能17
• 2.3 高温下材料本构关系17-20
• 2.3.1 钢材的本构关系17-19
• 2.3.2 混凝土的本构关系19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第三章 高温下PEC构件及单层单跨框架有限元验证21-35
• 3.1 概述21
• 3.2 建立有限元模型21-23
• 3.2.1 温度场模型的建立21-23
• 3.2.2 力学分析模型的建立23
• 3.3 PEC柱抗火性能研究23-27
• 3.3.1 温度场模型验证23-25
• 3.3.2 力-热耦合模型验证25-27
• 3.4 组合节点抗火性能研究27-31
• 3.4.1 温度场模型验证28-30
• 3.4.2 力学分析模型验证30-31
• 3.5 钢-混凝土组合框架抗火性能研究31-34
• 3.5.1 温度场模型验证31-33
• 3.5.2 力学分析模型验证33-34
• 3.6 本章小结34-35
• 第四章 局部火灾作用下多层PEC柱合失效模式分析35-40
• 4.1 概述35
• 4.2 PEC柱组合平面框架35-37
• 4.2.1 三层三跨等跨框架设计35-36
• 4.2.2 三层三跨不等跨设计36-37
• 4.3 局部火灾作用组合框架有限元模型37-38
• 4.3.1 有限元模型的建立37-38
• 4.3.2 火灾下工况设计38
• 4.4 结构的失效模式38-39
• 4.5 本章小结39-40
• 第五章 柱失效模式下PEC柱组合框架抗火性能分析40-59
• 5.1 概述40
• 5.2 等跨框架柱失效抗火性能分析40-48
• 5.2.1 耐火性能分析40-41
• 5.2.2 温度场分析41-43
• 5.2.3 框架变形分析43-46
• 5.2.4 框架内力分析46-48
• 5.3 不等跨框架柱失效抗火性能分析48-57
• 5.3.1 耐火性能分析48-49
• 5.3.2 温度场分析49-50
• 5.3.3 框架变形分析50-54
• 5.3.4 框架内力分析54-57
• 5.4 不同跨度框架柱失效模式的对比分析57-58
• 5.4.1 温度场对比57-58
• 5.4.2 耐火性能对比58
• 5.4.3 内力变化对比58
• 5.5 本章小结58-59
• 第六章 梁失效模式下PEC柱组合框架抗火性能分析59-75
• 6.1 概述59
• 6.2 等跨框架梁失效模式抗火性能分析59-65
• 6.2.1 耐火性能分析59-60
• 6.2.2 温度场分析60-61
• 6.2.3 框架变形分析61-64
• 6.2.4 框架内力分析64-65
• 6.3 不等跨框架梁失效模式抗火性能分析65-72
• 6.3.1 耐火性能分析65-66
• 6.3.2 温度场分析66-68
• 6.3.3 框架变形分析68-71
• 6.3.4 框架内力分析71-72
• 6.4 不同跨度框架梁失效模式的对比分析72-74
• 6.4.1 温度场对比72-73
• 6.4.2 耐火性能对比73
• 6.4.3 内力变化对比73-74
• 6.5 本章小结74-75
• 第七章 结论与展望75-77
• 7.1 主要结论75-76
• 7.2 需要进一步研究的问题76-77
• 参考文献77-80
• 致谢80-81
• 作者简历81
• 在学期间发表论文81

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本文编号：840868