水泥砂浆防火保护层钢管混凝土柱耐火试验与研究

摘要

前人理论分析和试验研究结果表明，在正常设计荷载作用下，为了使钢管混凝土构件达到所需的耐火极限，要对其进行防火保护。文章论述了在规范ISO 834或GB9978-88规定的标准升温曲线升温作用下钢管混凝土柱耐火极限和砂浆保护层的影响因素，基于2005年在华南理工大学建筑学院实验室进行的六个钢管混凝土柱子耐火试验，运用极限平衡理论推导钢管混凝土轴压情况下的耐火极限承载力。试验中对六个部件分别施加不同的轴心荷载，在标准加火设备按照规范ISO 834或GB 9978-88规定的标准升温曲线公式，升温作用三小时后冷却卸载，分别用位移计和百分表测量柱子中点左右各20cm处的位移，算出中心点位移变化。然后根据九个关键部位热电偶的温度数据和位移情况，对具体情况的钢管混凝土构件计算其耐火极限承载力，对导出的公式进行论证。文章说明了在进行钢管混凝土柱的抗火设计时，只需进行适当的防火砂浆保护层保护，就可达到《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045-95)对柱结构所要求的耐火极限。

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第一章绪论

1.1课题研究背景

1.1.1火灾对结构的危害

1.1.2钢管混凝土结构的优点

1.2结构耐火设计的研究内容

1.2.1火燃烧的分析

1.2.2火灾时室内温度的发展过程

1.3结构抗火设计研究内容

1.4水泥砂浆防火保护层的优缺点

第二章水泥砂浆防火保护层钢管混凝土柱轴压下耐火实验

2.1引言

2.2实验情况

2.2.1试验设计

2.2.2钢管混凝土柱试件制作

2.2.3试验中钢管混凝土试件的两种材料力学性能测试

2.2.4烧火装置以及施加恒载装置说明

2.2.5试验过程及试件破坏形态和特征

2.3试验结论

第三章温度场研究以及ANSYS计算

3.1引言

3.2钢管混凝土构件的传热微分方程及定解条件

3.3钢管混凝土的材料热工性能参数

3.4有限单元法求解非线性瞬态温度场分布

3.5 ANSYS软件用于钢管混凝土构件温度场分析

3.6数值计算结果分析

第四章火灾下的钢管混凝土计算公式推导计算及防火保护层厚度的确定

4.1高温作用后混凝土的力学性能和应力-应变关系模型

4.1.1高温下混凝土的抗压强度

4.1.2混凝土的高温变形

4.1.3高强混凝土的高温力学性能

4.2高温下钢材的力学性能和应力应变关系

4.2.1高温下钢材的力学性能

4.2.2钢材的应力-应变关系

4.3高温下钢管混凝土轴压承载力计算公式推导

4.3.1钢管中三向受压混凝土的破坏机理

4.3.2高温下钢管混凝土力学性能分析

4.3.3火灾时钢管混凝土柱耐火性能的评估指标以及试验论证

第五章耐火极限承载力的计算

5.1圆钢管混凝土柱的防火保护设计规定

5.2我国规范对钢管混凝土柱砂浆保护层厚度的确定

5.3钢管混凝土柱计算承载力所需的各个位置点温度值确定方法

5.4钢管柱耐火极限承载力的确定与比较

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢

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