【摘 要】
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波纹钢腹板组合框架是一种新型的组合结构体系,具有承载力高、经济性好、施工快捷等优点,在厂房、冷库等建筑中得到了良好的应用。由于钢管及波纹板外露,导致在火灾作用下结构极易发生损伤甚至倒塌,发生人员生命伤亡和财产损失。目前对此类结构的抗火性能缺乏必要的研究,对结构的耐火能力尚不清楚,因此,深入开展在火灾高温下波纹钢腹板组合框架抗火性能研究,建立相应的抗火设计方法,确保该类结构在火灾下的安全具有重要的意
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波纹钢腹板组合框架是一种新型的组合结构体系,具有承载力高、经济性好、施工快捷等优点,在厂房、冷库等建筑中得到了良好的应用。由于钢管及波纹板外露,导致在火灾作用下结构极易发生损伤甚至倒塌,发生人员生命伤亡和财产损失。目前对此类结构的抗火性能缺乏必要的研究,对结构的耐火能力尚不清楚,因此,深入开展在火灾高温下波纹钢腹板组合框架抗火性能研究,建立相应的抗火设计方法,确保该类结构在火灾下的安全具有重要的意义。本文对波纹钢腹板组合框架结构的抗火性能和耐火保护方法进行研究,主要研究工作和结论如下:1、在确定钢材和混凝土材料的热工参数和高温下力学性能参数的基础上,采用ABAQUS有限元分析软件,建立了波纹钢腹板组合框架结构热-力耦合分析模型。采用温度场、力学性能试验数据,验证了模型的合理性。2、分析了波纹钢腹板组合框架截面温度场分布规律,以及框架结构在火灾下的破坏时模式,并对波纹钢腹板组合框架柱顶位移、框架梁挠度和应力的发展规律进行了详细分析。分析表明,框架破坏形式以柱破坏为主,也存在柱-梁联合破坏的可能性。3、通过86个框架算例,分析了不同参数对波纹钢腹板组合框架结构耐火性能的影响。参数包括:梁柱线刚度比(k),柱轴压比(n),梁荷载比(m),梁钢筋配筋率(α),柱方钢管厚度(t1),波纹钢腹板梁上下钢板厚度(tu、td)等。结果表明:框架的线刚度比(κ)、柱轴压比(n)、梁荷载比(m)对框架耐火极限影响较大;随着κ增大,耐火极限总体呈现降低的趋势;对于柱破坏模式而言的框架,柱轴压比(n)的影响最为剧烈;梁钢筋配筋率(α)、柱方钢管厚度(t1)、波纹钢腹板梁厚度(tu、td)对于框架耐火极限几乎无影响。在柱荷载比n=0.4的情况下,框架的耐火极限可以达到80~100min。4、采用厚涂型涂料,对波纹钢腹板组合框架的耐火保护进行了分析。分析表明:方钢管涂料厚度15mm,波纹钢涂料厚度7mm即可满足二级耐火条件;方钢管涂料厚度20mm,波纹钢涂料厚度15mm即可满足一级耐火条件;钢梁底板涂料厚度10mm,波纹钢涂料厚度5mm即可满足一级耐火条件。
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