钢筋混凝土框架柱的抗火性能分析-结构工程专业论文.docxVIP

- - III - 目 录 摘 要 I Abstract II 1 绪论 1 1.1 钢筋混凝土框架柱抗火性能研究的背景及意义 1 1.2 国内外关于钢筋混凝土框架柱抗火性能的研究现状 3 1.2.1 国内关于钢筋混凝土框架柱抗火性能的研究现状 3 1.2.2 国外关于钢筋混凝土框架柱抗火性能的研究现状 4 1.3 钢筋混凝土矩形框架柱在火灾作用下的分类及其高温性能 5 1.3.1 矩形框架柱在火灾作用下的分类 5 1.3.2 框架柱的高温性能 6 1.4 本文的研究方法和内容 6 1.4.1 研究方法 6 1.4.2 研究的主要内容 6 2 火灾作用下钢筋和混凝土材料的高温力学性能 8 2.1 引言 8 2.2 混凝土材料在火灾作用下的高温力学性能 8 2.2.1 混凝土在火灾作用下的高温强度 8 2.2.2 混凝土降温后的抗压强度 12 2.2.3 混凝土在火灾作用下的高温变形 12 2.2.4 混凝土在火灾作用下的高温弹性模量 15 2.3 钢筋在火灾作用下的高温力学性能 16 2.3.1 钢筋在火灾作用下的高温强度 16 2.3.2 钢筋在火灾作用下的高温变形 18 2.3.3 钢筋在火灾作用下的高温弹性模量 20 2.4 钢筋混凝土框架柱耐火极限的计算方法 20 2.5 本章小结 22 - - PAGE IV - 3 混凝土框架柱内部温度场模拟计算与分析 24 3.1 引言 24 3.2 温度场分析的理论基础 25 3.2.1 火灾发生时的环境温度随时间变化曲线 25 3.2.2 混凝土和钢材的热工参数 26 3.2.3 热传导方程的推导 29 3.3 钢筋混凝土框架柱内部温度场模拟计算与分析 31 3.3.1 火灾下热量传递方式与计算假定 31 3.3.2 火灾下的模拟与分析 31 3.4 影响框架柱截面温度场的因素分析 34 3.4.1 框架柱受火时间对截面温度场的影响 34 3.4.2 框架柱受火面对截面温度场的影响 34 3.4.3 框架柱升温曲线对截面温度场的影响 34 3.4.4 框架柱截面尺寸对截面温度场的影响 35 3.4.5 框架柱保护层厚度对截面温度场的影响 36 3.5 本章小结 36 4 框架柱的安全性能评估及受火框架柱对整体结构的影响分析 38 4.1 引言 38 4.2 钢筋混凝土框架柱等效火灾荷载的计算 39 4.2.1 等效火灾荷载计算的基本假设 39 4.2.2 钢筋混凝土框架柱的换算面积 39 4.2.3 四面受火框架柱的等效火灾荷载 40 4.2.4 两面受火框架柱的等效火灾荷载 43 4.2.5 钢筋混凝土框架柱耐火极限的计算 43 4.2.6 钢筋混凝土框架柱的高温承载力 46 4.3 框架柱安全性能评估及破坏过程的实例分析 47 4.3.1 实例概况 47 4.3.2 框架中柱等效火灾荷载和耐火极限的计算 48 4.3.3 框架中柱和边柱破坏位置和破坏顺序分析 50 4.4 影响钢筋混凝土框架柱安全性能的因素分析 51 4.4.1 初始荷载 51 4.4.2 配筋率 54 4.4.3 长细比 55 4.4.4 保护层厚度 57 4.5 局部火灾后受损框架柱对整体结构的影响 57 4.6 本章小结 59 5 结论与展望 61 5.1 结论 61 5.2 展望 61 参 考 文 献 62 作 者 简 历 65 学位论文原创性声明 66 学位论文数据集 67 - - PAGE 10 - 1 绪论 1.1 钢筋混凝土框架柱抗火性能研究的背景及意义 火是可燃物达到着火点发生的一种剧烈燃烧的现象。从原始社会开始，人类就学会了 钻木取火，用火种来保卫家园，抵御寒冷。在某种意义上，有意识的安全用火标志着人类 文明时代的开始。火伴随着人类历史发展的整个过程，对人类社会做出的贡献是无法估量 的。但是，任何事物都是矛盾的统一体，即任何事物对人类社会的发展既有正面影响，又 有负面影响。随着现代建筑科学的发展，建筑结构形式日新月异，高楼大厦鳞次栉比，但 是建筑火灾始终是人类挥之不去的阴影。火灾是各种灾害中发生最频繁且极具毁灭性的灾 害之一，按各种灾害损失综合估算，失火造成的直接经济损失约为地震带来损失的 5 倍[1]。 据统计[2]，2003 年河南省火灾发生总次数为 2761 次，财产损失达 1.3992 亿元。火灾发生 次数位居全国第四，造成的财产损失全国第三。图 1.1 是 1999 年~2003 年河南省因建筑火 灾造成的直接经济损失的对比情况。 16000 14000 经济 损失 经济 损失（ 万元） 10000 8000 6000 4