劲性不锈钢管混凝土柱耐火性能试验与数值模拟研究

《劲性不锈钢管混凝土柱耐火性能试验与数值模拟研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码10530学号201510181940分类号TU392.3密级公开硕士学位论文劲性不锈钢管混凝土柱耐火性能试验与数值模拟研究学位申请人吴金梁指导教师陈俊副教授学院名称土木工程与力学学院学科专业结构工程研究方向结构工程二零一八年五月ExperimentalandfiniteelementstudyonfireresistanceofstainlesssteelreinforcedconcretecolumnsCandidateWUJinliangSupervisorAssociateProfessorChenJunCollegeC

2、ollegeofCivilEngineeringandMechanicsProgramStructuralEngineeringSpecializationStructuralEngineeringDegreeMasterUniversityXiangtanUniversityDateMay,2018湘潭大学工学硕士学位论文摘要不锈钢管混凝土是指在不锈钢管内填充混凝土后，不锈钢管和混凝土同时受力的构件，在此基础上，在不锈钢管混凝土内配置型钢形成劲性不锈钢管混凝土。其优越性能依靠不锈钢管和混凝土及内置型钢协同工作来发挥，但三种材料之间的相

3、互作用机理比较复杂。在高温作用下，外侧不锈钢管的温度很高，核心混凝土存在不均匀的温度场，即外部混凝土温度明显高于内部混凝土温度，也使得内置型钢强度损失很少，试件有效截面承载力得到了提高。同时内置型钢的存在可以降低外侧不锈钢管的厚度，降低工程成本。目前，国内外对火灾下不锈钢管混凝土的耐火性能开展了一定数量的研究，而关于劲性不锈钢管混凝土耐火性能的研究还未见报道。基于以上背景，本文对劲性不锈钢管混凝土的耐火极限进行试验及数值模拟研究。主要工作内容和成果如下：（1）进行6根劲性不锈钢管混凝土柱试件的耐火极限试验，得到了温度-时间曲线、位移-时

4、间曲线及试件的耐火极限。并分析了试件截面尺寸、荷载比及型钢尺寸等因素对试件耐火极限的影响。（2）建立劲性不锈钢管混凝土柱有限元模型，进行了温度场和力场的计算，通过相关试验验证有限元模型的有效性与适用性。（3）进行了劲性不锈钢管混凝土柱耐火性能的参数分析，结果表明劲性不锈钢管混凝土的耐火极限随着试件截面尺寸的增大而增大，随着荷载比的增大而显著降低，配置型钢可以显著提高试件的耐火极限；混凝土强度、钢材的种类等对试件的耐火极限影响较小。关键词：劲性不锈钢管混凝土；试验研究；耐火极限；有限元模型；I劲性不锈钢管混凝土耐火性能试验与数值模拟研究A

5、bstractConcretefilledstainlesssteeltube(CFSST)referstothestainlesssteeltubefilledwithconcretecomponents,stainlesssteeltubeandtheconcretestressatthesametime.Onthisbasis,theshapedsteelisarrangedinthestainlesssteelpipeconcretetoformastainlesssteelpipeconcrete.Itssuperiorper

6、formancedependsonthecooperationofstainlesssteelpipesandconcreteandbuilt-insteel,buttheinteractionmechanismbetweenthethreematerialsismorecomplicated.Undertheeffectofhightemperature,thetemperatureoftheouterstainlesssteeltubeisveryhigh,andthecoreconcretehasanon-uniformtempe

7、raturefield,thatis,thetemperatureoftheouterconcreteissignificantlyhigherthantheinnerconcretetemperature,sothatthestrengthlossofthebuilt-insteelissmall,andtheeffectivesectionbearingcapacityofthetestpieceisimproved.Atthesametime,thepresenceofbuilt-insteelcanreducethethickn

8、essoftheouterstainlesssteeltubeandreducetheengineeringcost.Atpresent,anumberofstudieshavebeenconductedo