钢筋混凝土框架结构火灾行为试验研究与理论分析PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1结构抗火研究及其重要意义 1

1.2建筑室内火灾模拟及升温过程研究 3

1.3构件内部温度场分析与研究 4

1.4受高温作用钢筋混凝土结构材料的性能 5

1.4.1受高温作用混凝土材料的性能 5

1.4.2受高温作用钢筋的性能 7

1.5受高温作用钢筋混凝土构件及结构的力学性能研究 8

1.6建筑结构抗火设计方法的研究 10

1.7火灾后钢筋混凝土结构损伤评估与加固技术研究 11

第2章 火灾下钢筋混凝土框架梁柱节点组合件抗火性能试验研究 13

2.1引言 13

2.2试验概况 13

2.2.1节点组合件的设计与制作 13

2.2.2温度场测点布置 15

2.2.3升温试验及加载测量装置 16

2.2.4节点组合件耐火极限的确定 18

2.2.5节点组合件耐火试验准备过程 19

2.3试验过程实测温度场 20

2.3.1试验炉实测升温曲线 20

2.3.2节点组合件实测截面温度场分布 22

2.3.3节点组合件实测梁柱轴向温度场分布 25

2.4热力耦合作用下节点组合件的破坏现象及耐火极限 28

2.4.1混凝土的爆裂现象 28

2.4.2实测节点组合件的变形特征 29

2.4.3节点组合件的破坏特点 31

2.4.4节点组合件的耐火极限 33

2.5结语 33

第3章 钢筋混凝土框架结构温度场模拟分析 35

3.1引言 35

3.2传热分析基本原理及ABAQUS实现 35

3.2.1基本方程 35

3.2.2初始条件和边界条件 35

3.2.3有限元解法 36

3.2.4ABAQUS传热分析 37

3.2.5ABAQUS计算结果的验证 37

3.3钢筋混凝土框架梁柱节点组合件温度场分析 38

3.3.1模型建立 38

3.3.2数值模拟结果与试验结果的比较 38

3.3.3梁柱节点组合件的温度场分布 42

3.3.4四面受火与三面受火工况下节点组合件温度场的比较 43

3.4平面框架单元的温度场分析 44

3.4.1模型建立 44

3.4.2温度场分析结果 45

3.4.3框架温度场分析小结 50

3.5基于升降温全曲线的钢筋混凝土梁温度场分析 50

3.5.1分析模型及升降温曲线 50

3.5.2梁截面温度观测点的布置 51

3.5.3单面受火时梁截面温度场分析 51

3.5.4三面受火时梁截面温度场分析 57

3.5.5四面受火时梁截面温度场分析 61

3.5.6温度场分析小结 61

3.6结语 66

第4章 钢筋混凝土框架梁柱节点组合件火灾反应非线性分析 67

4.1引言 67

4.2基于梁单元的梁柱节点组合件火灾反应分析方法 67

4.2.1基本假设 67

4.2.2用户子程序（UMAT）的开发 68

4.2.3材料本构模型 69

4.2.4积分方法 74

4.2.5材料高温性能参数 74

4.2.6应力计算步骤 74

4.3火灾反应分析方法的验证 75

4.3.1对常温下框架结构的计算 75

4.3.2对火灾升温试验简支梁的计算 77

4.3.3对升温试验框架的计算 77

4.4梁柱节点组合件火灾反应非线性分析 79

4.4.1模型的建立 79

4.4.2计算结果与试验结果的比较 79

4.5结语 81

第5章 火灾后钢筋混凝土框架梁柱节点组合件抗震性能试验研究 82

5.1引言 82

5.2节点组合件的设计与制作 82

5.3节点组合件的升温试验 85

5.4火灾后节点组合件抗震试验加载及数据测量装置 91

5.4.1节点组合件柱端加载及固定装置 92

5.4.2梁端加载装置及加载制度 92

5.4.3数据测量与采集装置 93

5.5火灾后节点组合件在低周反复加载下试验现象 95

5.5.1常温对比D1节点组合件 95

5.5.2火灾后的C1节点组合件 97

5.5.3火灾后的C2节点组合件 98

5.5.4火灾后的C3节点组合件 99

5.6火灾后节点组合件的抗震性能分析 99

5.6.1实测滞回曲线和骨架曲线 99

5.6.2节点组合件的承载力及刚度退化 104

5.6.3节点组合件的延性分析 107

5.6.4节点组合件的耗能分析 107

5.7结语 110

第6章 火灾后型钢混凝土柱抗震性能试验研究 111

6.1引言 111

6.2火灾后型钢混凝土柱抗震性能试验 111

6.2.1试件设计 111

6.2.2实测温度场试验 113

6.2.3试验加载装置及加载制度 114

6.3试验结果 115

6.3.1实测温度场分布 115

6.3.2试件破坏形态 118

6.3.3滞回曲线及骨架曲线 121

6.4试验结果分析 124

6.4.1滞回曲线及骨架曲线 124

6.4.2刚度退化规律 128

6.4.3试件的延性分析 131

6.4.4等效粘滞阻尼 134

6.5结语 136

第7章 火灾下磷酸镁水泥混凝土框架梁柱节点组合件抗火性能试验研究 137

7.1引言 137

7.2常温下磷酸镁水泥混凝土配比及力学性能试验研究 137

7.2.1常温下磷酸镁水泥净浆及砂浆配比及力学性能试验研究 137

7.2.2常温下磷酸镁水泥混凝土配比及力学性能试验研究 139

7.3磷酸镁水泥的水化反应机理分析 141

7.4受高温作用磷酸镁水泥混凝土力学性能试验研究 142

7.4.1高温后磷酸镁水泥净浆及砂浆力学性能试验研究 142

7.4.2高温作用下磷酸镁水泥混凝土力学性能试验研究 145

7.4.3高温后磷酸镁水泥混凝土力学性能试验研究 147

7.5磷酸镁水泥混凝土框架梁柱节点组合件抗火性能试验研究 151

7.5.1节点组合件设计与制作 151

7.5.2温度场测点布置 153

7.5.3升温试验及加载测量装置 154

7.5.4试验炉实测升温曲线 155

7.5.5节点组合件实测截面温度场分布 156

7.5.6实测节点组合件的变形特征 158

7.5.7节点组合件主要试验现象及破坏特点 160

7.5.8节点组合件的耐火极限 162

7.6结语 163

第8章 火灾下预应力型钢混凝土简支梁抗火性能试验研究 164

8.1引言 164

8.2试验概况 164

8.2.1试件设计与制作 164

8.2.2试验装置及加载制度 166

8.2.3试验梁端部预压力测量 167

8.2.4试验梁温度场及变形测量 167

8.3试验现象及结果 168

8.3.1试验现象 168

8.3.2试验结果 169

8.4试验基本结论 174

8.5基于截面有限单元法计算预应力型钢混凝土梁抗弯承载力 174

8.5.1基本假定 175

8.5.2预应力型钢混凝土矩形截面梁抗弯承载力计算 178

8.5.3对试验梁的计算分析与比较 180

8.6基于等效截面法计算预应力型钢混凝土梁抗弯承载力 182

8.6.1梁的等效混凝土截面 182

8.6.2高温下梁截面中型钢截面的等效 183

8.6.3高温下梁截面普通钢筋和预应力钢绞线的强度取值 184

8.6.4高温下梁截面等温线的确定 184

8.6.5预应力型钢混凝土矩形截面梁抗弯承载力计算的基本假定 185

8.6.6梁截面界限受压区高度的确定 185

8.6.7梁截面抗弯承载力计算公式 187

8.6.8对试验梁的计算分析与比较 189

8.7结语 191

第9章 火灾后预应力型钢混凝土简支梁承载性能试验研究 192

9.1引言 192

9.2试验梁设计与制作 192

9.3试验梁的升温试验 194

9.3.1升温与加载试验装置 194

9.3.2试验测量内容及测点布置 195

9.4升温试验现象 196

9.4.1实测试验炉内升温曲线 196

9.4.2主要升温试验现象 197

9.4.3实测升温过程梁截面温度场分布 199

9.4.4不同试验梁同测点升温曲线比较 204

9.4.5预应力钢绞线的预压力随升温时间变化曲线 207

9.5火灾作用后试验梁抗弯承载性能试验 207

9.5.1加载试验及数据测量装置 207

9.5.2主要试验现象及破坏形态 208

9.5.3试验梁的残余抗弯承载力 212

9.5.4实测试验梁荷载与挠度关系曲线比较 213

9.5.5对试验梁的计算分析与比较 216

9.6结语 216

第10章 钢筋混凝土框架结构耐火性能分析 217

10.1引言 217

10.2模型的建立 217

10.2.1框架结构分析模型 217

10.2.2升温曲线 218

10.2.3单室火灾下框架结构模型温度场分析结果 218

10.3局部火灾作用下框架结构变形规律及耐火极限 219

10.3.1火灾工况设计 219

10.3.2框架结构特征点位移及悬链线效应 220

10.3.3框架结构的变形状态及破坏模式 224

10.3.4框架结构的变形分析 227

10.3.5受火作用位置对框架结构耐火极限的影响 229

10.3.6单室、多室火灾下框架结构耐火极限状态分析 230

10.3.7小结 232

10.4局部火灾作用下框架结构内力重分布规律分析 233

10.4.1框架结构的内力分析 233

10.4.2框架结构的内力重分布规律分析 235

10.4.3小结 239

10.5不考虑地面梁升温时框架结构的反应分析 239

10.5.1框架特征节点位移 239

10.5.2框架内力分析 240

10.6自然火灾作用下框架结构分析 242

10.6.1框架结构分析模型 242

10.6.2框架结构温度场分析结果 243

10.6.3框架结构变形分析 243

10.6.4框架结构内力重分布规律分析 246

10.6.5小结 251

10.7火灾作用下框架结构塑性铰形成机制分析 252

10.7.1轴力-弯矩-曲率关系 252

10.7.2梁的塑性铰特性 256

10.7.3柱的塑性铰特性 258

10.7.4火灾作用下框架结构塑性铰的形成和发展 260

10.8不同受火工况下框架结构的损伤评价 260

10.8.1分析方法 261

10.8.2受火工况1塑性铰的发展规律 264

10.8.3受火工况2塑性铰的发展规律 265

10.8.4受火工况3塑性铰的发展规律 267

10.8.5受火工况4塑性铰的发展规律 272

10.8.6受火工况7塑性铰的发展规律 275

10.8.7受火工况10塑性铰的发展规律 280

10.8.8初步分析结论 284

10.9结语 285

第11章 钢筋混凝土梁托柱转换框架结构火灾行为分析 286

11.1引言 286

11.2有限元模型的校验 286

11.2.1有限元分析参数取值 286

11.2.2有限元模型的验证 288

11.3四层梁托柱转换结构有限元模型的建立 289

11.4火灾作用下四层梁托柱转换结构模型变形分析 290

11.4.1底部托梁的竖向位移 290

11.4.2底部托梁沿跨度方向的竖向挠度 291

11.4.3模型边柱的竖向及水平位移 292

11.5火灾作用下四层梁托柱转换结构模型的内力分析 295

11.5.1剪力变化规律分析 295

11.5.2轴力变化规律分析 297

11.5.3弯矩变化规律分析 298

11.6火灾作用下四层梁托柱转换结构模型的整体变形 300

11.7叠层空腹桁架转换结构有限元模型的建立 301

11.8火灾作用下叠层空腹桁架转换结构模型变形分析 303

11.8.1底部托梁的竖向位移 303

11.8.2底部托梁沿跨度方向的竖向挠度 305

11.8.3模型边柱的竖向及水平位移 307

11.9火灾作用下叠层空腹桁架转换结构模型的整体变形 310

11.10结语 311

参考文献 312