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建筑火灾对钢筋混凝土梁、柱等构件的强度和变形有着显著的影响。本文采用合理的计算模型,模拟梁、柱构件的火灾反应。
本文主要工作包括两大部分。第一部分是钢筋混凝土柱(包括普通混凝土柱和高强混凝土柱的耐火性能研究;第二部分是钢筋混凝土梁的耐火性能研究。具体研究内容如下:
(1)火灾下构件内部温度场的非线性有限元分析。合理简化了温度场的火边界条件,采用国内外广泛采用的混凝土和钢筋热工性能随温度的定量变化公式;在求解有限元方程组时,引入子空间方法,避免了振荡的、违背规律的解的产生。
(2)钢筋混凝土梁、柱构件火灾反应的非线性有限元分析。采用合理假设,建立了钢筋混凝土梁、柱构件耐火极限的简化计算模型,思路清晰,程序执行效率高。
(3)针对不同轴压比、截面尺寸、配筋率和荷载偏心率共480种工况进行了普通混凝土柱的高温反应分析,揭示了各主要参数对普通混凝土柱耐火极限的影响规律。
(4)考虑高强混凝土的高温爆裂效应,针对不同轴压比、截面尺寸、配筋率和荷载偏心率共480种工况进行了高强混凝土柱的高温反应分析,揭示了各主要参数对高强混凝土柱耐火极限的影响规律,并与普通混凝土柱的相应结果进行了比较。
(5)针对不同荷载比、跨高比、配筋率和混凝土保护层厚度共144种工况进行了普通混凝土简支梁的高温反应分析,揭示了各主要参数对普通混凝土简支梁耐火极限的影响规律;在计算结果的基础上,定量给出了普通混凝土简支梁耐火极限的简化确定方法。
(6)考虑高强混凝土的高温爆裂效应,针对不同荷载比、跨高比、配筋率和混凝土保护层厚度共144种工况进行了高强混凝土简支梁的高温反应分析,揭示了各主要参数对高强混凝土简支梁耐火极限的影响规律,并与普通混凝土简支梁的相应结果进行了比较;在计算结果的基础上,定量给出了高强混凝土简支梁耐火极限的简化确定方法。