高温（火灾）作用下钢管混凝土温度场研究

发布时间：2017-08-01 06:21

  本文关键词：高温（火灾）作用下钢管混凝土温度场研究

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【摘要】： 火灾是各种灾害中发生最频繁且极具毁灭性的灾害之一，其造成的直接经济损失仅次于干旱和洪涝，而其发生的频度位居各种灾害之首。特别是近年来，由于建筑物高层化、大规模化及用途的复合化，火灾发生的因素也随之增加，火灾规模也日趋扩大，建筑防火作为建筑防灾的一个分支，越来越引起人们的重视，寻求抗火能力强的新型房屋结构日趋重要。 钢管混凝土结构是介于钢结构和钢筋混凝土结构之间的一种新型结构。它利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互制约，弥补两种材料各自的缺点，充分发挥二者的优点。 钢管混凝土构件在高温(火灾)作用下，承载能力随温度的升高而下降。为了确定钢管混凝土结构的耐火性能，必须确定高温(火灾)作用下钢管混凝土的温度场，进而对钢管混凝土结构静力性能及动力性能进行研究；钢管混凝土结构的温度场也是评估火灾后结构损伤程度和修复加固设计的主要依据。 本次研究主要内容是把传热学理论与计算机数值模拟相结合，用以模拟高温(火灾)作用下钢管混凝土温度场的变化。主要解决的问题是建立钢管混凝土的数学模型及物理模型，确定环境、钢管混凝土材料热物性参数，采用有限差分法及有限元法以Visual Basic语言为开发平台进行数值求解。从而对高温(火灾)作用下的各种截面(圆形截面、方形截面，矩形截面等)钢管混凝土处于各种边界条件(单面受火、双面受火、三面受火、四面受火等)下的温度场的确定。 为使数值模拟计算结果具有一定的可靠性，计算结果与标准火灾试验测试数据进行了比较，对钢管混凝土的物理模型及数学模型进行了修正，从而能够反映标准火灾试验条件下钢管混凝土温度场的实际情况，可应用于钢管混凝土结构耐火极限的确定。 本次研究具有一定的难度和深度，计算结果可应用于火灾条件下钢管混凝土结构性能分析，并可为火灾后钢管混凝土结构抗震加固提供基础数学模型，因而具有重要的工程应用价值。
【关键词】：钢管混凝土 火灾 数值模拟 温度场 高温
【学位授予单位】：大庆石油学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TU398.9
【目录】：

• 第一章 绪论12-14
• §1．1 建筑火灾12
• 1．1．1 火灾的发展过程以及影响因素12
• 1．1．2 火灾的危害12
• §1．2 钢管混凝土技术简介12-13
• §1．3 国内外有关研究和评价13
• §1．4 本文研究内容13-14
• 第二章 高温（火灾）作用下钢管混凝土结构传热数值模拟计算14-31
• §2．1 钢管混凝土结构传热物理模型14-15
• §2．2 钢管混凝土结构导热微分方程及边界条件15-16
• 2．2．1 矩形截面及方形截面钢管混凝土导热微分方程及边界条件15
• 2．2．2 圆形截面钢管混凝土导热微分方程及边界条件15
• 2．2．3 高温（火灾）作用下钢管混凝土传热边界条件的处理15-16
• §2．3 导热微分方程的解法16-17
• §2．4 有限元法17-22
• 2．4．1 单元划分和温度场离散17
• 2．4．2 单元变分计算格式17-18
• 2．4．3 温度插值函数18-19
• 2．4．4 单元变分计算19-21
• 2．4．5 温度场的总体合成21-22
• §2．5 有限差分法22-31
• 2．5．1 非稳态导热问题差分方法的推导22-24
• 2．5．2 一维非稳态导热微分方程及边界条件的有限差分方程24-26
• 2．5．3 二维非稳态导热微分方程及边界条件的有限差分方程26-29
• 2．5．4 有限差分方程的解法29
• 2．5．5 有限差分方程显式与隐式方法比较29-31
• 第三章 影响钢管混凝土传热计算的主要因素31-36
• §3．1 材料热物性变化对钢管混凝土传热的影响31-33
• 3．1．1 混凝土31-32
• 3．1．2 钢材32
• 3．1．3 防火涂料32-33
• §3．2 数值模拟33-36
• 3．2．1 数值模拟钢材和混凝土变热物性情况34
• 3．2．2 数值模拟计算数据的图形处理34
• 3．2．3 处理钢管混凝土结构外表面综合换热因素34-36
• 第四章 钢管混凝土结构钢材与混凝土间接触热阻测试36-41
• §4．1 钢材与混凝土间接触热阻测试原理36
• §4．2 钢材与混凝土间接触热阻平板测试法36-38
• §4．3 钢材与混凝土间接触热阻圆管测试法38-39
• §4．4 测试结果及分析39-41
• 第五章 高温（火灾）作用下钢管混凝土温度场计算结果分析41-49
• §5．1 数值计算结果分析41-43
• 5．1．1 标准火灾试验41-42
• 5．1．2 数值模拟计算结果误差分析42
• 5．1．3 数值模拟计算结果可靠性分析42-43
• §5．2 圆形截面钢管混凝土温度场分析43-44
• §5．3 方形截面钢管混凝土温度场分析44-46
• §5．4 矩形截面钢管混凝土温度场分析46-48
• §5．5 混凝土保护层H型钢温度场分析48-49
• 结论49-50
• 致谢50-51
• 附录51-65
• 参考文献65-66

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 林晓康;火灾后钢管混凝土压弯构件的滞回性能研究[D];福州大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 张怀章;压型钢板—砼组合楼板火灾行为的数值模拟研究[D];天津理工大学;2007年

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本文编号：602887