【摘 要】
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连柱钢框架结构是一种通过可替换耗能连梁实现恢复使用功能的结构体系,在地震作用下结构损伤集中在耗能连梁处而使其它主要承重部位不发生破坏。目前国内外对连柱钢框架结构的研究主要集中于整体框架的抗震性能和耗能连梁的可替换性,对连柱钢框架结构在局部火灾下的力学性能研究还相对较少。常规抗火试验主要以构件抗火性能研究为主,保持恒定的边界条件未能考虑周围非受火构件对受火构件的约束效应,造成一定误差。抗火混合试验能
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连柱钢框架结构是一种通过可替换耗能连梁实现恢复使用功能的结构体系,在地震作用下结构损伤集中在耗能连梁处而使其它主要承重部位不发生破坏。目前国内外对连柱钢框架结构的研究主要集中于整体框架的抗震性能和耗能连梁的可替换性,对连柱钢框架结构在局部火灾下的力学性能研究还相对较少。常规抗火试验主要以构件抗火性能研究为主,保持恒定的边界条件未能考虑周围非受火构件对受火构件的约束效应,造成一定误差。抗火混合试验能够通过子结构间数据转换满足力学平衡与位移协调,有效利用现有抗火试验设备以较低成本实现较高可靠性的抗火性能研究。本文以平面连柱钢框架为例,采用有限元软件基于整体框架局部受火的工况分析其抗火性能。本文主要研究内容如下:(1)基于混合试验基本原理和传热学原理,对抗火混合试验的基本步骤进行了阐述,并选取不同材料的热工参数和热力学参数应用于整体框架抗火分析中,获得不同火灾工况下整体结构的温度场和热力耦合分析结果。(2)采用多尺度建模方法建立整体框架模型,分别考虑框架底层中柱和边柱两种受火工况,并将多尺度方法应用于混合模拟中,进行基于构件的连柱钢框架多尺度抗火混合模拟。通过对比不同模型中受火柱的耐火极限、柱顶竖向位移、轴力和柱中侧向变形等曲线,验证多尺度抗火混合模拟方法的可行性。(3)基于多尺度抗火混合模拟方法建立不同受火工况下平面连柱钢框架抗火分析的有限元模型,共选取了火灾位置、轴压比和防火涂料厚度三种参数,对火灾作用下整体框架的耐火极限和破坏形态进行研究,分析不同参数对平面连柱钢框架抗火性能的影响。(4)建立历经地震作用的平面连柱钢框架模型,对其先进行仅受地震作用的动力时程反应分析,然后通过有限元软件的重启动功能将震损后模型导入热力耦合分析进行震损后连柱钢框架抗火性能的模拟研究,并将所得结果与仅受火灾作用下的结果对比分析。
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