多层钢框架整体结构抗火混合试验方法研究

摘要

目前，通常以恒定边界条件下单个构件抗火试验研究结构火灾荷载的响应，这种试验方法相对容易且经济，但边界条件不能与真实情况相符。整体结构抗火试验是研究结构抗火性能的另一种方法，该方法考虑到真实的边界条件，结果相对准确，但成本过高。抗火混合试验方法结合单个构件抗火试验方法和整体结构抗火试验方法的优点，将整体结构分成数值子结构和试验子结构，在考虑周围构件约束作用的同时对试验子结构进行真实火灾试验，数值子结构利用大型有限元软件进行数值模拟，试验子结构和数值子结构之间通过边界条件和数据交换来满足力学平衡和边界协调，充分利用现有试验设备，以考虑约束条件的子结构试验方法完成整体结构火灾试验，得到更具可靠性的整体结构抗火性能。本文主要内容如下： (1)介绍了结构抗火分析中一些基础理论知识。一方面介绍了传热学基本原理和材料热工参数，对不同的参数进行选取并运用于抗火性能分析中；另一方面阐述了抗火混合试验基本原理与数据转换，整理了抗火混合试验基本步骤，为结构抗火性能研究奠定基础。 (2)利用有限元分析方法模拟抗火混合试验过程。以钢框架为整体结构，选取中柱为试验子结构，剩余部分为数值子结构，进行抗火混合试验，试验过程中控制子结构的边界条件实时交互，控制结构在试验过程中的平衡与协调，验证抗火混合试验的可行性。 (3)研究抗火混合试验方法的适用条件。抗火混合试验中试验子结构和数值子结构的边界条件包括约束和界面条件。根据约束条件的数量不同将子结构分成四种情况，分别进行抗火混合试验，以便更好地理解约束条件的数量如何影响抗火混合试验过程。 (4)研究在不同区域受火作用时整体结构的破坏情况。将抗火混合试验方法应用于多层钢框架，火灾区域分成六个区域，研究在不同区域发生火灾时钢框架结构的破坏情况，并对结果进行分析对比，得出不同区域发生火灾对整体结构的影响大小。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 抗火混合试验国内外研究现状

1.3 本文研究内容

第二章 传热学基本原理与抗火混合试验原理

2.1 引言

2.2 建筑室内火灾

2.3 传热学基本原理

2.4 高温下材料特性

2.5 抗火混合试验基本原理和数据转换

2.6 本章小结

第三章 钢框架结构抗火混合试验研究

3.1 引言

3.2 基于中柱局部受火的钢框架抗火混合试验研究

3.3 不同约束条件下钢框架结构抗火混合试验研究

3.4 本章小节

第四章 基于抗火混合试验方法的多层钢框架区域受火分析

4.1 引言

4.2 多层钢框架计算模型

4.3 多层钢框架区域受火作用下抗火性能分析

4.4 多层钢框架区域受火作用下结果对比分析

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

图 表 目 录

致谢

作 者 简 介