不同防火措施下雙鋼板混凝土組合剪力墻耐火性能研究
發(fā)布時(shí)間:2021-11-21 14:02
雙鋼板混凝土組合剪力墻已越來越多地應(yīng)用于高層民用住宅建筑中,但是國內(nèi)并無關(guān)于其的防火標(biāo)準(zhǔn)要求。采用蒸壓加氣混凝土板(ALC板)和非膨脹型防火涂料對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù),運(yùn)用ABAQUS建立不同工況下的雙鋼板混凝土組合剪力墻模型,模擬軸壓和單面ISO-834標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線共同作用下結(jié)構(gòu)的溫度場(chǎng)分布及變形情況,并對(duì)其抗火和耐火性能進(jìn)行了分析。研究發(fā)現(xiàn):隨著受火時(shí)間增加,墻體截面溫度梯度越來越小,受火30~180 min,混凝土中部溫度與受火面鋼板溫度之差在67%以上;增大栓釘和對(duì)拉螺栓間距會(huì)增大受火初期墻體的軸向膨脹位移和軸向壓縮變形量;受火180 min下,當(dāng)高厚比大于16時(shí),其對(duì)軸向膨脹位移值無明顯影響;增大軸壓比會(huì)減小受火初期墻體的軸向膨脹位移,且當(dāng)溫度相同時(shí),墻體軸向壓縮變形量越大。當(dāng)采用20 mm厚ALC板或10 mm厚非膨脹型防火涂料時(shí),結(jié)構(gòu)溫度均未達(dá)到結(jié)構(gòu)臨界溫度,表明雙鋼板混凝土組合剪力墻的防火保護(hù)層厚度可進(jìn)一步優(yōu)化。
【文章來源】:工業(yè)建筑. 2020,50(09)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】:9 頁
【部分圖文】:
圖1 雙鋼板混凝土組合剪力墻構(gòu)造
涂覆防火涂料和包裹防火保護(hù)板是目前應(yīng)用最廣泛的兩種方法。50 mm厚ALC防火板(最薄規(guī)格)和30 mm非膨脹型防火涂料都可滿足GB 50016—2014[10]一級(jí)耐火極限的規(guī)定。但對(duì)于雙鋼板組合剪力墻而言,在一級(jí)耐火極限規(guī)定下,防火板厚度較厚,且在墻柱陽角等厚度變化大、構(gòu)造復(fù)雜處不易實(shí)施。對(duì)于非膨脹型防火涂料,其防火性能穩(wěn)定,耐久性好,其涂料組分的顆粒較大,涂層外觀不光滑,影響建筑的外觀美感,當(dāng)用于建筑外墻時(shí),需站在腳手架上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)噴涂,施工不便。根據(jù)現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系防火的相關(guān)規(guī)定[26-30],本文中雙鋼板混凝土組合剪力墻外側(cè)采用ALC板進(jìn)行防火保護(hù),內(nèi)側(cè)采用非膨脹型防火涂料進(jìn)行保護(hù),材料熱工參數(shù)如表1所示,防火保護(hù)工況如表2所示。受火方式如圖2所示。雙鋼板混凝土組合剪力墻數(shù)值模擬在ABAQUS/Standard中進(jìn)行,有限元模型如圖3所示,各部件尺寸如表3所示。采用間接耦合的方式計(jì)算墻體在軸壓和高溫共同作用下的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng),即先進(jìn)行溫度場(chǎng)計(jì)算,再將溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果作為溫度載荷加入有限元模型中。
墻體上下兩端分別與加載板綁定(Tie),上加載板頂面和下加載板底面分別耦合于參考點(diǎn)RP-1、RP-2。鋼板與混凝土、ALC板與鋼板和加載板之間的相互作用采用通用接觸進(jìn)行模擬。為更好地反映實(shí)際受力情況,栓釘內(nèi)置于混凝土板中,兩側(cè)鋼板與栓釘?shù)慕佑|面分別采用綁定約束。對(duì)拉螺栓內(nèi)置于整個(gè)模型中。1.2 有限元模型驗(yàn)證
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]ALC板防護(hù)下的方鋼管混凝土組合異形柱耐火試驗(yàn)[J]. 趙炳震,陳志華,鄭培壯,褚萬昌,雷志勇,楊向東. 天津大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與工程技術(shù)版). 2017(09)
[2]矩形鋼管混凝土組合異形柱框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系住宅設(shè)計(jì)[J]. 陳志華,趙炳震,于敬海,閆翔宇,鄭培壯,杜青,雷志勇. 建筑結(jié)構(gòu). 2017(06)
[3]單面受火雙鋼板-混凝土組合剪力墻的耐火性能試驗(yàn)研究[J]. 韋芳芳,杜金娥,胡雪峰,王永泉,吳京. 東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(03)
[4]矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)研究綜述[J]. 陳志華,杜顏勝,吳遼,秦穎,周婷. 建筑結(jié)構(gòu). 2015(16)
[5]鋼板剪力墻與鋼框架抗火性能對(duì)比分析[J]. 孫昆,韋芳芳,王余良,沈會(huì). 低溫建筑技術(shù). 2014(08)
[6]設(shè)有不同防火涂層的鋼板剪力墻的抗火性能比較分析[J]. 吳歡,韋芳芳,瞿麗華,朱張峰. 四川建筑科學(xué)研究. 2014(01)
[7]鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)原理研究[J]. 韓林海,宋天詣,譚清華. 工程力學(xué). 2011(S2)
[8]軸心受壓高強(qiáng)度H型鋼柱抗火性能[J]. 王衛(wèi)永,李國強(qiáng),戴國欣. 重慶大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(10)
[9]彈性約束下H型鋼柱火災(zāi)行為的數(shù)值模擬[J]. 周煥廷,常正非,李國強(qiáng),王林,楊志勇. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(09)
[10]約束鋼柱抗火性能研究現(xiàn)狀[J]. 王培軍,李國強(qiáng). 建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展. 2009(06)
博士論文
[1]混凝土剪力墻抗火性能及火災(zāi)后抗震性能研究[D]. 劉桂榮.大連理工大學(xué) 2010
碩士論文
[1]高性能混凝土剪力墻火災(zāi)反應(yīng)理論分析與抗火設(shè)計(jì)[D]. 任紅梅.同濟(jì)大學(xué) 2006
本文編號(hào):3509645
【文章來源】:工業(yè)建筑. 2020,50(09)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】:9 頁
【部分圖文】:
圖1 雙鋼板混凝土組合剪力墻構(gòu)造
涂覆防火涂料和包裹防火保護(hù)板是目前應(yīng)用最廣泛的兩種方法。50 mm厚ALC防火板(最薄規(guī)格)和30 mm非膨脹型防火涂料都可滿足GB 50016—2014[10]一級(jí)耐火極限的規(guī)定。但對(duì)于雙鋼板組合剪力墻而言,在一級(jí)耐火極限規(guī)定下,防火板厚度較厚,且在墻柱陽角等厚度變化大、構(gòu)造復(fù)雜處不易實(shí)施。對(duì)于非膨脹型防火涂料,其防火性能穩(wěn)定,耐久性好,其涂料組分的顆粒較大,涂層外觀不光滑,影響建筑的外觀美感,當(dāng)用于建筑外墻時(shí),需站在腳手架上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)噴涂,施工不便。根據(jù)現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系防火的相關(guān)規(guī)定[26-30],本文中雙鋼板混凝土組合剪力墻外側(cè)采用ALC板進(jìn)行防火保護(hù),內(nèi)側(cè)采用非膨脹型防火涂料進(jìn)行保護(hù),材料熱工參數(shù)如表1所示,防火保護(hù)工況如表2所示。受火方式如圖2所示。雙鋼板混凝土組合剪力墻數(shù)值模擬在ABAQUS/Standard中進(jìn)行,有限元模型如圖3所示,各部件尺寸如表3所示。采用間接耦合的方式計(jì)算墻體在軸壓和高溫共同作用下的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng),即先進(jìn)行溫度場(chǎng)計(jì)算,再將溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果作為溫度載荷加入有限元模型中。
墻體上下兩端分別與加載板綁定(Tie),上加載板頂面和下加載板底面分別耦合于參考點(diǎn)RP-1、RP-2。鋼板與混凝土、ALC板與鋼板和加載板之間的相互作用采用通用接觸進(jìn)行模擬。為更好地反映實(shí)際受力情況,栓釘內(nèi)置于混凝土板中,兩側(cè)鋼板與栓釘?shù)慕佑|面分別采用綁定約束。對(duì)拉螺栓內(nèi)置于整個(gè)模型中。1.2 有限元模型驗(yàn)證
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期刊論文
[1]ALC板防護(hù)下的方鋼管混凝土組合異形柱耐火試驗(yàn)[J]. 趙炳震,陳志華,鄭培壯,褚萬昌,雷志勇,楊向東. 天津大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與工程技術(shù)版). 2017(09)
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[3]單面受火雙鋼板-混凝土組合剪力墻的耐火性能試驗(yàn)研究[J]. 韋芳芳,杜金娥,胡雪峰,王永泉,吳京. 東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(03)
[4]矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)研究綜述[J]. 陳志華,杜顏勝,吳遼,秦穎,周婷. 建筑結(jié)構(gòu). 2015(16)
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[7]鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)原理研究[J]. 韓林海,宋天詣,譚清華. 工程力學(xué). 2011(S2)
[8]軸心受壓高強(qiáng)度H型鋼柱抗火性能[J]. 王衛(wèi)永,李國強(qiáng),戴國欣. 重慶大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(10)
[9]彈性約束下H型鋼柱火災(zāi)行為的數(shù)值模擬[J]. 周煥廷,常正非,李國強(qiáng),王林,楊志勇. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(09)
[10]約束鋼柱抗火性能研究現(xiàn)狀[J]. 王培軍,李國強(qiáng). 建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展. 2009(06)
博士論文
[1]混凝土剪力墻抗火性能及火災(zāi)后抗震性能研究[D]. 劉桂榮.大連理工大學(xué) 2010
碩士論文
[1]高性能混凝土剪力墻火災(zāi)反應(yīng)理論分析與抗火設(shè)計(jì)[D]. 任紅梅.同濟(jì)大學(xué) 2006
本文編號(hào):3509645
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