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火灾中型钢混凝土梁的力学行为研究

董琳琳  
【摘要】:近几年,型钢混凝土构件在建筑工程中得到广泛的应用,型钢混凝土结构的防火问题成为研究人员们日益关注的主要研究课题之一。耐火试验费钱费时,且试验浪费资源污染环境,本文利用有限元分析软件ABAQUS对型钢混凝土梁进行分析研究,主要研究内容及成果总结如下: 1、应用ABAQUS建立多跨型钢混凝土连续梁的有限元分析模型,计算其在国际标准升温曲线下温度场的分布规律,获得了三面受火情况下多跨型钢混凝土梁温度场的分布规律:梁截面跨中的温度场分布,相邻跨对本跨的影响不大,而隔跨对本跨温度场的分布几乎没有影响;梁截面支座处的温度场分布,隔跨的受火情况对本跨支座温度场的分布,影向很小。同时导出了瞬态温度场供后面的分析调用。 2、首先验证模型的正确性。然后建立多跨型钢混凝土连续梁热力耦合数值计算模型。对多跨型钢混凝土连续梁5种不同工程概况下的有限元模型进行热力耦合分析。得到梁底混凝土在火灾温度场中的应力-时间关系曲线。通过对多组应力曲线的比较分析。初步得到:升温初期型钢混凝土梁底面混凝土的应力线性增大;之后由于火灾温度场的作用,混凝土开始出现应力松弛,在应力再次出现小幅上升(上升幅度大于梁顶混凝土)之后,继续减小直至破坏。 3、应用ABAQUS对多跨型钢混凝土连续梁模型进行计算,对数值计算结果进行后处理,得到多跨连续梁不同跨跨中的挠度-时间曲线。分析总结火灾作用位置对火灾中型钢混凝土梁跨中挠度的影响:中跨梁受火引起的挠度变形大于边跨梁受火引起的挠度变形;梁相邻跨的受火情况对本跨梁的挠度变形大于隔跨对本跨的影响。 4、本文在对高温下材料的力学性能模型进行简化和合理假定的基础上,对火灾中的型钢混凝土梁受火截面的等效截面面积计算公式进行了推导,并分别对梁的受拉区和受压区位于火灾高温区的情形建立火灾下型钢混凝土梁受弯能力极限状态的计算公式。可为工程设计人员进行抗火设计时提供参考。


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