钢-混凝土组合楼盖抗火性能理论与试验研究-结构工程专业论文.docxVIP

摘要钢一混凝土组合楼盖体系在民用建筑和工业用建筑中应用得非常广泛，目 摘要 钢一混凝土组合楼盖体系在民用建筑和工业用建筑中应用得非常广泛，目 前组合楼盖抗火设计仍然是以少数在给定荷载下的试件通过耐火检测测得的耐 火时间为依据进行的，这种方法还不能反映实际工程中的各种因素对组合楼盖 抗火性能的影晌，本文的目的是建立一种用于分析钢一混凝土组合楼盖抗火性 能的非线性有限元方法，进而对影响组合楼板抗火性能的因素进行参数分析， 得出一些适用于组合楼盖抗火设计的结论。 ， f本文先对国内外已有研究成果进行分析总结，给出适合我国普遍采用的结 构钢和混凝土在高温下的材料特性。通过对我国广泛应用的一种板型的压型钢 板与混凝土的粘结性能随温度变化的规律进行试验研究，得到了压型钢板与混 凝土的粘结强度随温度变化的规律及拟合公式，并给出了高温下压型钢板与混 凝土的粘结应力一滑移关系。 为了模拟高温下钢筋与混凝土的粘结作用及压型钢板与混凝土间的粘结一 滑移效应，分别建立了四节点粘结一滑移空间单元刚度方程和八节点粘结一滑 移单元刚度方程；然后参照常温下混凝土在多向应力作用下的破坏准则和非线 性本构关系，给出了混凝土在高温下的破坏模型和非线性本构关系：基于常温 下结构钢的应力一应变关系和屈服模型给出了高温下结构钢在多向应力作用下 的强度和非线性割线刚度矩阵，并建立了有限元格式；最后基于Newton—Raphson 迭代法，给出了对应非线性有限元方程的求解过程。基于该方法编制了非线性 有限元分析程序，通过用该程序对常温下和高温下的试验试件分析结果与试验 结果进行对比，验证了分析理论和相应程序的正确性和可靠性。 为了考察火灾下组合楼盖的破坏特征，收集更多的试验数据，进一步验证 本文分析理论和程序的可靠性，对四个钢一混凝土组合楼盖试件进行了试验研 究，利用本文编制的程序对试件进行了理论分析，通过理论结果与试验测得的 结果对比，进一步验证了本文分析理论和程序的可靠性。 最后利用本文编制的非线性有限元分析程序对不同荷载大小、不同压型钢 板厚度、不同配筋的压型钢板一混凝土组合楼板进行了抗火性能分析，对影响 火灾下组合楼板结构性能的因素进行了分析，得到了一些适用于压型钢板一混 。 凝土组合楼板抗火设计的结论和建议。十 、／ 关键词：抗火组合楼盖粘结一滑移性能非线性有限元参数分析。高温。 试验研究本构关系 ABSTRACTSteel—concrete ABSTRACT Steel—concrete floor system has been gaining wide applications in both civil and industrial buildings At present．the fire resistant design of compsosite floor system is based on the fire endurance time abtained by standard fire tests on finite number of specimens subjected to given loads However，the factors which effect the fire resistance of steel．concrete composite floors can not be completely included in this approach．The objective of this thesis is to develop a nonlinear Finite Element Method(FEM)to obtain the structural behavior of steel．concrete floor system subjected to fires Then employing this approach，a theoritical investigation is carried out On parameters which effect the fire resitance of composite slabs Some conclusions are presented for the fire resistant design of composite floors Based on a general review OD the achievements abtained by foreign and Chinese researchers．the thermal and mechanicaI properties of normal concrete and structural