预应力组合网架抗火性能数值分析

作     者：金辉 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：韩庆华

授予年度：2006年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：预应力组合网架 抗火 热-结构耦合分析 温度折减系数 火荷载 焊接空心球节点 

摘      要：预应力组合网架是一种基于网架结构和预应力技术发展起来的由钢和钢筋混凝土组合而成的空间结构,多用于商场、学校等长时间处于人员密集状态的建筑物,若火灾中,在人员安全撤离前发生坍塌,将可能造成大规模的人员伤亡和重大的财产损失。然而,目前对于预应力组合网架的研究主要集中在结构的静动力特性及设计方法和施工方法上,对其抗火性能的研究还很少。因此,有必要对预应力组合网架的抗火性能进行深入研究,以确保其在火灾发生时,具有足够的抗火性能。 本文首先采用轴对称平面单元模拟焊接空心球节点,采用弧长法对其在不同温度条件下的单向受拉及受压承载能力进行了分析,采用数学回归的方法得到了节点承载力的温度折减系数。 其次,通过热-结构多物理场耦合,采用ANSYS有限元分析软件对33组焊接空心球节点进行升温分析,得到了不同荷载条件下球节点的极限耐火时间,比较了荷载大小,球节点半径、厚度等对其耐火极限温度的影响。 最后,结合一实际工程,采用有限元方法对预应力组合网架的抗火性能进行了分析,得到了该工程的极限抗火时间,比较了正放与斜放四角锥预应力组合网架抗火性能的异同,研究了包括节点刚度、边界支承条件在内的多种因素对预应力组合网架抗火性能的影响。 经计算得到的焊接空心球节点承载力温度折减系数,可方便的用于实际工程的承载力计算;对焊接空心球节点在升温条件下的有限元分析为衡量其抗火性能提供了依据;通过对实际工程的分析,了解了预应力组合网架的抗火性能及其影响因素,对于工程实际具有一定的指导意义。