地震下鋼柱上防火涂料破損機(jī)理及破損對抗火性能的影響.pdf

1、地震和火災(zāi)是威脅建筑物的兩大災(zāi)害，地震發(fā)生時(shí)和發(fā)生后常有大規(guī)?；馂?zāi)發(fā)生。建筑鋼材是不耐火材料，鋼結(jié)構(gòu)建筑一般采用防火涂料來提高抗火性能。常用防火涂料有厚型，薄型和超薄型三類，厚型防火涂料由于其價(jià)格低廉、耐火性能優(yōu)良而常用在重要建筑的梁和柱等主要受力構(gòu)件上。然而厚型防火涂料由于與鋼材之間的粘結(jié)性能差以及其材料的脆性等缺點(diǎn)，在地震中很容易遭到破壞，從而部分或整體喪失防火性能。 本文研究了鋼結(jié)構(gòu)H型鋼柱厚型防火涂料在地震荷載作用下的破

2、損機(jī)理及防火涂料破壞對鋼柱抗火性能的影響。 主要工作有以下幾個(gè)方面： 1.介紹了本文的課題背景，闡述了地震和火災(zāi)，以及地震火災(zāi)的危害，總結(jié)了鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗火和防火涂料破損后鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗火性能的研究現(xiàn)狀，指出了目前研究中存在的主要問題。 2.引入復(fù)合材料層間應(yīng)力理論分別對軸拉和純彎作用下板件和防火涂料層間應(yīng)力進(jìn)行了分析，并對有限元程序ANSYS進(jìn)行層間應(yīng)力分析結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。進(jìn)而采用ANSYS對彎剪作用下防火涂料和板

3、件之間的層間應(yīng)力進(jìn)行了分析，得出了純彎和彎剪受力下層間應(yīng)力的分布規(guī)律，通過參數(shù)分析給出了計(jì)算最大粘結(jié)應(yīng)力的計(jì)算公式。 3.根據(jù)防火涂料的抗拉抗壓強(qiáng)度，彈性模量，防火涂料和鋼材之間的層間正應(yīng)力和層間剪應(yīng)力強(qiáng)度等力學(xué)性能參數(shù)，分析了防火涂料在地震荷載作用下的破壞機(jī)理，提出了工字型鋼柱防火涂料破損的計(jì)算方法，并進(jìn)行了算例分析。 4.進(jìn)行了三個(gè)足尺試件的防火涂料破損試驗(yàn)，分別研究了H型鋼柱的防火涂料在單向加載和往復(fù)加載作用下的破

4、壞現(xiàn)象和破壞模式，并結(jié)合層間應(yīng)力理論對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。 5.引入鋼材和防火涂料的材料性能，利用有限元ANSYS熱分析對鋼柱端部僅翼緣防火涂料破損和端部翼緣與腹板防火涂料均破損的鋼柱進(jìn)行了溫度場分布研究，得到了防火涂料局部破損后鋼柱溫度分布規(guī)律。 6.對防火涂料破損造成的溫度沿軸向不均勻分布的鋼柱的彈性極限承載力進(jìn)行了分析和計(jì)算，對影響鋼柱的彈性承載力的參數(shù)進(jìn)行了分析，得出了防火涂料破損段溫度，防火涂料破損長度，端部轉(zhuǎn)

5、動(dòng)約束剛度對彈性承載力的影響。 7.提出了有初始彎曲和荷載偏心的柱，考慮防火涂料破損后的彈塑性極限承載力分析模型，對影響極限承載力的參數(shù)進(jìn)行了分析，并研究了考慮軸向約束的涂料破損后柱的臨界溫度。 8.對2個(gè)局部防火涂料破損的H型鋼柱進(jìn)行了抗火性能試驗(yàn)，得出了防火涂料破損段和未破損段的溫度隨熱煙氣溫度的變化情況，以及軸向位移和防火涂料破損段溫度的關(guān)系，進(jìn)而討論了防火涂料局部破損對鋼柱抗火性能的影響。并對試件進(jìn)行了強(qiáng)度，局部