本文選題：超高層混凝土結(jié)構(gòu) + 數(shù)值模擬　； 參考：《清華大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：近年來高層建筑發(fā)展迅速,研究其防災(zāi)減災(zāi)問題具有重要的科學(xué)意義和工程價值。火災(zāi)是超高層結(jié)構(gòu)安全的主要威脅之一,本文以鋼筋混凝土(RC)框架-核心筒結(jié)構(gòu)作為主要研究對象,研究了其整體結(jié)構(gòu)層次的抗火問題以及極端火災(zāi)下結(jié)構(gòu)的抗倒塌性能,并基于本文提出的分析方法,對實際工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抗火分析,為今后超高層建筑的抗火設(shè)計提供參考。本文的主要工作如下:1、提出并介紹了可以用于超高層整體結(jié)構(gòu)抗火分析的方法和流程,并對使用的數(shù)值模型進(jìn)行了驗證和討論。2、分析了材料熱應(yīng)變對火災(zāi)下RC梁、柱構(gòu)件力學(xué)性能的影響。通過分析發(fā)現(xiàn)熱應(yīng)變對三面受火RC梁構(gòu)件的影響最小,對三面受火RC柱和四面受火RC柱的影響都比較大。混凝土的熱徐變對各種構(gòu)件變形的影響都較小,簡化計算時可以將其忽略。除鋼筋的熱膨脹應(yīng)變外,梁構(gòu)件的其他熱應(yīng)變在簡化計算時可以忽略。3、分析了典型的超高層混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)在常規(guī)火災(zāi)作用下的整體結(jié)構(gòu)抗火性能。分析結(jié)果表明在常規(guī)的火場條件下,超高層混凝土結(jié)構(gòu)自身具有良好的抗火性能,可滿足承載力的要求。然而對于樓板構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的上部構(gòu)件,受火后會發(fā)生較大的變形而影響火災(zāi)后的正常使用,建議采取額外的防火保護(hù)措施。4、分析了典型的超高層混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)在超常規(guī)火災(zāi)作用下的整體抗倒塌性能。在極端火災(zāi)作用下,結(jié)構(gòu)處于火災(zāi)區(qū)域中的框架結(jié)構(gòu)會發(fā)生連續(xù)倒塌,但是由于整體結(jié)構(gòu)冗余度較大能夠有效發(fā)揮替代傳力路徑的作用,使得其他部位不會繼續(xù)發(fā)生連續(xù)倒塌。超高層框架-核心筒結(jié)構(gòu)中框架部分的倒塌是由于樓蓋系統(tǒng)熱膨脹產(chǎn)生外推力而引發(fā)與其相連的外圍柱的受彎破壞而引起的。5、分析了實際工程的整體結(jié)構(gòu)抗火性能。通過分析可知在受火過程中巨型構(gòu)件截面內(nèi)部的大部分區(qū)域沒有顯著的溫度上升,因而具有良好的抗火性能;同時由于其抗側(cè)剛度較大,所以巨型構(gòu)件不會因為周圍樓板系統(tǒng)的熱膨脹而發(fā)生受彎破壞。次框架以及樓板等結(jié)構(gòu)的次要構(gòu)件需要進(jìn)行相應(yīng)的防火保護(hù),否則在火災(zāi)下將因為發(fā)生較大變形而失效。
[Abstract]:With the rapid development of high-rise buildings in recent years, it is of great scientific significance and engineering value to study the problem of disaster prevention and mitigation. Fire is one of the main threats to the safety of super high-rise structures. In this paper, the fire resistance of the whole structure and the collapse resistance of the structures under extreme fire are studied with the reinforced concrete frame and core tube structure as the main research object. Based on the analysis method proposed in this paper, the fire resistance analysis of practical engineering structures is carried out, which provides a reference for the fire resistant design of super high-rise buildings in the future. The main work of this paper is as follows: 1. The method and flow chart of fire resistance analysis of super high-rise whole structure are proposed and introduced. The numerical model used in this paper is verified and discussed, and the effect of material thermal strain on RC beam under fire is analyzed. Effects of mechanical properties of column members. It is found that the thermal strain has the least influence on the RC beams with fire on three sides, but it has a great effect on the RC columns with fire on the three sides and the RC columns on the four sides. The thermal creep of concrete has little effect on the deformation of various members, which can be ignored in simplified calculation. In addition to the thermal expansion strain of steel bar, the thermal strain of beam members can be neglected in simplified calculation. The fire resistance of typical super-tall concrete frame-core tube structure under conventional fire is analyzed. The results show that the super-tall concrete structure has good fire resistance and can meet the requirements of bearing capacity under conventional fire conditions. However, for the upper members of floor members and structures, large deformation will occur after fire, which will affect the normal use after fire. It is suggested that additional fire protection measures should be taken to analyze the overall collapse resistance of typical super-tall concrete frame-core tube structures under the action of supernormal fire. Under the action of extreme fire, the frame structure in the fire area will collapse continuously, but because the redundancy of the whole structure can play an effective role in replacing the load transfer path, other parts will not continue to collapse. The collapse of the frame part in the super-high-rise frame-core tube structure is caused by the bending failure of the surrounding columns connected with the outer thrust caused by the thermal expansion of the floor system. The fire resistance performance of the whole structure of the actual engineering is analyzed. Through the analysis, it can be seen that there is no significant temperature rise in most areas of the cross-section of the giant members during the fire, so it has good fire resistance, and because of its large lateral stiffness, So giant members will not be subjected to bending damage due to the thermal expansion of the surrounding floor system. The secondary components of the secondary frame and floor need to be protected against fire, otherwise they will fail because of the large deformation in the fire.
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU973.17;TU973.34

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本文編號：1976369