蜂窝组合梁及蜂窝钢框架抗火性能研究

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1、蜂窝组合梁及蜂窝钢框架抗火性能研究InvestigationontheFireResistancePerformanceofCompositeCellularBeamandCellularSteelFrame研究生：任利指导教师：贾连光教授学科专业：结构工程二〇一五年十二月分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文蜂窝组合梁及蜂窝钢框架抗火性能研究作者姓名：任利入学年份：2013年9月指导教师：贾连光教授学科专业：结构工程申请学位：工学硕士所在单位：土木工程学院论文提交日期：2015年11月论文答辩日期：2015年12月学位授予日期：2016年1月答

2、辩委员会主席：答辩委员会组成：论文评阅人：硕士研究生学位论文摘要I摘要蜂窝组合梁是将制作好的蜂窝钢梁通过栓钉与混凝土楼板连接起来，共同受力的一种组合结构，其最大的优点在于兼有钢结构和混凝土的特点，使受力更加合理，应用更加广泛，具有显著的经济效益和理论研究意义，适合我国绿色建筑、全面可持续发展的国情，蜂窝式钢结构体系的优势决定该结构形式在房屋建筑应用有着很好的前景，钢材虽然是非燃烧材料，但不耐火，当建筑采用无防火保护措施的钢结构时，一旦发生火灾，结构很容易遭到破坏，因此有必要系统提供火灾下蜂窝钢结构的分析理论和计算方法。通过对火灾下的蜂窝组合梁及蜂窝梁钢框架结构进行数

3、值模拟研究，研究升温条件下蜂窝组合梁抗火性能，为有关国家规范及行业、地方标准的制订提供参考，有利于促进蜂窝钢结构的推广，以避免该结构在火灾中破坏或倒塌造成人员伤亡,并减少在火灾中的破坏或倒塌所造成的经济损失。为研究蜂窝组合梁的抗火性能，对蜂窝组合梁在火灾条件下的温度分布规律、临界温度，受力特点，破坏模式，影响因素进行分析，对单独的蜂窝组合梁同结构中的蜂窝组合梁受力情况进行比较。采取理论分析和有限元分析相结合的方式，开展火灾下蜂窝组合梁的升温情况及温度分布情况分析；单独的蜂窝组合梁在标准火灾下的临界温度及破坏机理，系统地讨论抗火性能的影响因素，包括荷载大小、腹板厚度、

4、孔型和开孔率；在单榀蜂窝梁钢框架中，受柱约束的蜂窝组合梁在火灾下的破坏过程及破坏机理，并同单独构件的受力性能进行对比。讨论荷载大小、孔型、梁端第一开孔孔心到柱翼缘的距离三种因素对临界温度和承载能力的影响。研究表明：加劲肋可有效保证蜂窝组合梁在火灾条件下的腹板局部稳定，防止腹板屈曲引起的下翼缘侧移，对改善蜂窝组合梁火灾下的抗火性能作用较大。荷载、开孔率及孔间距对蜂窝组合梁抗火性能有一定影响，腹板厚度对保证腹板局部稳定有重要意义，但是对组合梁火灾下的抗弯刚度及临界温度贡献较小。简支的蜂窝组合梁临界温度同蜂窝钢框架中组合梁临界温度相差较大，孔型、荷载大小及节点距第一开孔的

5、距离对承载力的影响较大，在竖向荷载较小情况下，蜂窝组合梁会发生下翼缘失稳现象。上述的研究成果，可为蜂窝式钢结构抗火性能的进一步研究奠定基础。关键词：蜂窝组合梁;抗火性能;有限元分析;影响因素;临界温度;钢框架硕士研究生学位论文摘要II硕士研究生学位论文AbsractIIIAbstractCellularcompositebeamsaremadeupofcellularbeamandconcretefloorthroughthestud,whichcanworktogether，haveagoodperformanceinstructure，itsbiggestadv

6、antageisthatcombinethecharacteristicsofthesteelstructureandthereinforcedconcretetogether,Maketheforcemorereasonable,morewidelyappliedandhassignificanteconomicbenefitandtheoreticalresearchmeaning,thisstructurecansuitourcountrynationalconditionandthesustainabledevelopmentofgreenconstruct

7、ion.Steelisnon-combustionmaterial，butitsyieldstrengthandYoung’smodulusdegradequicklyathightemperature,whichmakesthesteelstructurehavealowfireresistance,thefireinthebuildingmaycauseglobalcollapsetothesteelstructureorseveredamagetostructuralcomponents.Itisnecessarytostudythecompositece