矩形截面不锈钢组合梁抗火性能研究
发布时间：2021-07-10 19:06
钢-混凝土组合结构作为一种可靠、高效的结构形式,在我国经过半个多世纪的发展已经较为成熟。近年来,伴随着我国综合国力的不断增强,海洋强国战略的提出,建筑行业得到了长足的发展,一大批新材料、新技术、新方法在建筑领域得到了广泛的应用。不锈钢材料作为其中的典型代表,凭借其良好的力学性能、优良的耐腐蚀性能以及优美的外观,越来越受到当今建筑师和结构工程师的青睐,这使得不锈钢-混凝土组合结构的出现和推广成为可能。然而,近年来建筑火灾频发,给建筑结构的安全带来了严重威胁。目前,普通结构钢组合结构或构件抗火性能的研究已成为建筑结构抗火研究的主要方向,而国内外现行规范中均尚无针对不锈钢组合构件的相关抗火设计条文,这势必会给不锈钢组合构件的应用带来巨大风险。因此,针对不锈钢组合梁开展抗火性能研究具有很强的技术前瞻性和重要的理论价值。基于上述背景,本文对矩形截面不锈钢组合梁的抗火性能开展了相关研究,揭示其在火灾下的行为反应和破坏规律,提出了抗火设计方法的相关建议。常温下和高温下材料力学性能是构件抗火性能研究的基石,本文首先对矩形截面不锈钢组合梁中涉及的不锈钢、混凝土以及钢筋等材料开展了一系列力学性能试验,较为...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不锈钢结构在工程结构中应用的典型案例
2016 年全国共接报火灾 31.2 万起，造成 1582 人死亡，1065 人受伤，直接财产损失高达 37.2 亿元。在相关统计数据中，建筑火灾发生频率最高，对人们危害最直接、最严重，约占全部火灾的 80%左右。而近年来，一大批高层建筑、大跨结构、大型地下交通枢纽如雨后春笋般纷纷涌现，一旦发生火灾，势必造成严重后果，损失难以估量。钢-混凝土组合结构发展势头强劲，但钢材抗火性能较弱的缺点成为限制其发展的因素之一。对于绝大多数钢材，常温下其具有良好而稳定的力学性能。然而，当温度达到 500℃时[21]，钢材的屈服强度将降至常温下的一半；当温度达到 600℃时，钢材将丧失大部分的强度和刚度。在一般情况下，裸露（表面无防火保护）的钢结构在火灾发生 15~20min 左右就会在高温下发生材料性能退化，进而引起构件破坏，甚至结构坍塌，造成严重危害。以著名的“9.11 事件”为例（如图 1-5（a））,纽约世贸中心因遭受飞机猛烈撞击而发生火灾，在大火熊熊燃烧 50 多分钟后，主体结构因长时间高温作用丧失承载能力，南楼、北楼相继倒塌，直接造成了 2996 人遇难以及 2000 多亿美元的经济损失[22]。近年来，国内发生的火灾案例[23]同样让人触目惊心： 2013 年温州市亿俐德海绵制品公司钢结构厂房火灾事故（如图 1-5（b））、2016 年吉林长春宝源丰禽业主厂房火灾事故，均给人民的生命和财产安全造成了重大损失。
第一阶段相关研究成果，对常温与高温下不锈钢组合梁受力性能开展试验研究，验证第一阶段研究成果的正确性和准确性，进一步拓展不锈钢组合梁抗火性能的相关理论。本文为矩形截面不锈钢组合梁抗火性能研究的第一阶段，研究内容如图1-7所示。图 1-7 本文研究内容抗火性能重要影响因素出推验试供提性数据材火灾试验验证组合梁数值模拟方法相继热力耦合分析方法组合梁材料力学性能试验不锈钢圆柱头栓钉抗剪承载力研究不锈钢组合梁抗火性能分析模型栓钉连接件抗剪承载力抗火性能参数化分析普通钢组合梁抗火设计方法临界温度计算方法修正础基ISO834升温曲线行为反应值数拟模温承载力模型常 温度场分析模型 抗火性能分析模型参数分析单 数间耦合参
【参考文献】：
期刊论文
[1]耐火钢-混凝土组合梁抗火性能试验[J]. 蒋翔,童根树,张磊. 浙江大学学报(工学版). 2016(08)
[2]耐火钢-混凝土组合梁抗火性能非线性有限元分析[J]. 蒋翔,童根树,张磊. 钢结构. 2016(03)
[3]不同规范组合梁抗火设计方法的比较和分析[J]. 陈玲珠,蒋首超,李国强,Gianluca Ranzi. 防灾减灾工程学报. 2015(01)
[4]栓钉剪力连接件滑移性能试验研究及受剪承载力计算[J]. 丁发兴,倪鸣,龚永智,余志武,周政,周林超. 建筑结构学报. 2014(09)
[5]栓钉连接件剪切刚度试验研究[J]. 姬同庚. 世界桥梁. 2013(06)
[6]G550高强度冷成型钢高温力学性能稳态试验研究[J]. 陈伟,叶继红. 土木工程学报. 2012(06)
[7]世界各国火灾简况[J]. 孟正夫. 消防技术与产品信息. 2011(02)
[8]建筑用不锈钢的抗火性能[J]. 陈驹,金伟良,杨立伟. 浙江大学学报(工学版). 2008(11)
[9]浅谈钢结构火灾特点及预防[J]. 惠加林. 水上消防. 2008(05)
[10]ABAQUS混凝土损伤塑性模型参数验证[J]. 张劲,王庆扬,胡守营,王传甲. 建筑结构. 2008(08)
博士论文
[1]考虑结构整体性的组合梁抗火性能研究[D]. 王银志.同济大学 2006
硕士论文
[1]带约束轴心受压H形不锈钢柱抗火性能试验研究[D]. 陈国强.东南大学 2017
[2]火灾（高温）下组合梁界面共同工作机理及承载力研究[D]. 张海东.中国矿业大学 2016
[3]带约束轴心受压不锈钢柱抗火性能试验研究[D]. 李泽宁.东南大学 2015
[4]蜂窝组合梁抗火性能研究[D]. 马奇杰.山东大学 2014
[5]考虑栓钉剪切滑移的钢—混凝土组合梁抗火性能研究[D]. 黄国胜.重庆大学 2014
[6]304奥氏体不锈钢冷加工硬化及退火软化的研究[D]. 韩飞.中南大学 2004
本文编号：3276491
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不锈钢结构在工程结构中应用的典型案例
2016 年全国共接报火灾 31.2 万起，造成 1582 人死亡，1065 人受伤，直接财产损失高达 37.2 亿元。在相关统计数据中，建筑火灾发生频率最高，对人们危害最直接、最严重，约占全部火灾的 80%左右。而近年来，一大批高层建筑、大跨结构、大型地下交通枢纽如雨后春笋般纷纷涌现，一旦发生火灾，势必造成严重后果，损失难以估量。钢-混凝土组合结构发展势头强劲，但钢材抗火性能较弱的缺点成为限制其发展的因素之一。对于绝大多数钢材，常温下其具有良好而稳定的力学性能。然而，当温度达到 500℃时[21]，钢材的屈服强度将降至常温下的一半；当温度达到 600℃时，钢材将丧失大部分的强度和刚度。在一般情况下，裸露（表面无防火保护）的钢结构在火灾发生 15~20min 左右就会在高温下发生材料性能退化，进而引起构件破坏，甚至结构坍塌，造成严重危害。以著名的“9.11 事件”为例（如图 1-5（a））,纽约世贸中心因遭受飞机猛烈撞击而发生火灾，在大火熊熊燃烧 50 多分钟后，主体结构因长时间高温作用丧失承载能力，南楼、北楼相继倒塌，直接造成了 2996 人遇难以及 2000 多亿美元的经济损失[22]。近年来，国内发生的火灾案例[23]同样让人触目惊心： 2013 年温州市亿俐德海绵制品公司钢结构厂房火灾事故（如图 1-5（b））、2016 年吉林长春宝源丰禽业主厂房火灾事故，均给人民的生命和财产安全造成了重大损失。
第一阶段相关研究成果，对常温与高温下不锈钢组合梁受力性能开展试验研究，验证第一阶段研究成果的正确性和准确性，进一步拓展不锈钢组合梁抗火性能的相关理论。本文为矩形截面不锈钢组合梁抗火性能研究的第一阶段，研究内容如图1-7所示。图 1-7 本文研究内容抗火性能重要影响因素出推验试供提性数据材火灾试验验证组合梁数值模拟方法相继热力耦合分析方法组合梁材料力学性能试验不锈钢圆柱头栓钉抗剪承载力研究不锈钢组合梁抗火性能分析模型栓钉连接件抗剪承载力抗火性能参数化分析普通钢组合梁抗火设计方法临界温度计算方法修正础基ISO834升温曲线行为反应值数拟模温承载力模型常 温度场分析模型 抗火性能分析模型参数分析单 数间耦合参
【参考文献】：
期刊论文
[1]耐火钢-混凝土组合梁抗火性能试验[J]. 蒋翔,童根树,张磊. 浙江大学学报(工学版). 2016(08)
[2]耐火钢-混凝土组合梁抗火性能非线性有限元分析[J]. 蒋翔,童根树,张磊. 钢结构. 2016(03)
[3]不同规范组合梁抗火设计方法的比较和分析[J]. 陈玲珠,蒋首超,李国强,Gianluca Ranzi. 防灾减灾工程学报. 2015(01)
[4]栓钉剪力连接件滑移性能试验研究及受剪承载力计算[J]. 丁发兴,倪鸣,龚永智,余志武,周政,周林超. 建筑结构学报. 2014(09)
[5]栓钉连接件剪切刚度试验研究[J]. 姬同庚. 世界桥梁. 2013(06)
[6]G550高强度冷成型钢高温力学性能稳态试验研究[J]. 陈伟,叶继红. 土木工程学报. 2012(06)
[7]世界各国火灾简况[J]. 孟正夫. 消防技术与产品信息. 2011(02)
[8]建筑用不锈钢的抗火性能[J]. 陈驹,金伟良,杨立伟. 浙江大学学报(工学版). 2008(11)
[9]浅谈钢结构火灾特点及预防[J]. 惠加林. 水上消防. 2008(05)
[10]ABAQUS混凝土损伤塑性模型参数验证[J]. 张劲,王庆扬,胡守营,王传甲. 建筑结构. 2008(08)
博士论文
[1]考虑结构整体性的组合梁抗火性能研究[D]. 王银志.同济大学 2006
硕士论文
[1]带约束轴心受压H形不锈钢柱抗火性能试验研究[D]. 陈国强.东南大学 2017
[2]火灾（高温）下组合梁界面共同工作机理及承载力研究[D]. 张海东.中国矿业大学 2016
[3]带约束轴心受压不锈钢柱抗火性能试验研究[D]. 李泽宁.东南大学 2015
[4]蜂窝组合梁抗火性能研究[D]. 马奇杰.山东大学 2014
[5]考虑栓钉剪切滑移的钢—混凝土组合梁抗火性能研究[D]. 黄国胜.重庆大学 2014
[6]304奥氏体不锈钢冷加工硬化及退火软化的研究[D]. 韩飞.中南大学 2004
本文编号：3276491
本文链接：https://www.wllwen.com/jingjilunwen/jianzhujingjilunwen/3276491.html
