热力耦合作用下方钢管混凝土温度场及温度应力分析

摘要

在众多灾害里火灾是最频繁最具毁坏性的了，仅次于干旱、洪涝带来的直接经济性损失，而火灾发生的频率也是灾害里最高的。特别是近年来，由于建筑物高层化、大规模化及用途的复合化，特别容易发生火灾，引起火灾的原因也很多，火灾规模也日趋扩大，研究火灾的多个领域里面钢管混凝土属于其中一个分支，正日益被重视起来。　　钢管混凝土是由混凝土填入薄壁钢管而形成的一种新型组合材料,优点：性能好，强度高，经济实用。其承载力高、塑性和韧性好、施工容易、耐火耐腐蚀性能力强和经济效益高的优势在建筑、桥梁结构中被广泛应用。钢管混凝土能充分发挥它的优势主要依赖于钢管、混凝土间的协调合作。　　本文对火灾下钢管混凝土的特性进行了模拟。工作从以下几个方面展开:　　(1)概述了钢管混凝土的特征和方形钢管混凝土的特点及钢管混凝土的工程应用。总结了国内外关于钢材和混凝土的在火灾下的性能特点、受力情况的现有成果,以此为据,确定了合适的钢材和混凝土的热工性能指标和力学性能指标,即力-热本构关系模型能被确定下来,模型考虑了组成方钢管混凝土的钢管和核心混凝土之间的相互作用。　　(2)介绍了热力耦合分析的一般理论及分析方法,钢管混凝土柱的温度场理论,确定了钢管及混凝土的热工参数,并选取了合理的耦合分析方法。　　(3)确定本文的模拟模型和所需要的理论分析，并对模型耐火极限、和本例的合理性的验证。本文应用有限元程序ANSYS模拟了尺寸为柱长L=1732mm，边长B=300mm的模型，模拟在钢管外壁各面均匀火灾下三维钢管混凝土柱温度场，为简化计算只把1/4的模型作为研究对象，方便观察钢管和混凝土的温度分布，给ANSYS在以后能更好的研究火灾下钢管混凝土的性能特点和耐火极限带来了一些帮助。

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