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第1章 绪论1

1.1结构抗火研究及其重要意义1

1.2建筑室内火灾模拟及升温过程研究3

1.3构件内部温度场分析与研究4

1.4受高温作用钢筋混凝土结构材料的性能5

1.4.1受高温作用混凝土材料的性能5

1.4.2受高温作用钢筋的性能7

1.5受高温作用钢筋混凝土构件及结构的力学性能研究8

1.6建筑结构抗火设计方法的研究10

1.7火灾后钢筋混凝土结构损伤评估与加固技术研究11

第2章 火灾下钢筋混凝土框架梁柱节点组合件抗火性能试验研究13

2.1引言13

2.2试验概况13

2.2.1节点组合件的设计与制作13

2.2.2温度场测点布置15

2.2.3升温试验及加载测量装置16

2.2.4节点组合件耐火极限的确定18

2.2.5节点组合件耐火试验准备过程19

2.3试验过程实测温度场20

2.3.1试验炉实测升温曲线20

2.3.2节点组合件实测截面温度场分布22

2.3.3节点组合件实测梁柱轴向温度场分布25

2.4热力耦合作用下节点组合件的破坏现象及耐火极限28

2.4.1混凝土的爆裂现象28

2.4.2实测节点组合件的变形特征29

2.4.3节点组合件的破坏特点31

2.4.4节点组合件的耐火极限33

2.5结语33

第3章 钢筋混凝土框架结构温度场模拟分析35

3.1引言35

3.2传热分析基本原理及ABAQUS实现35

3.2.1基本方程35

3.2.2初始条件和边界条件35

3.2.3有限元解法36

3.2.4ABAQUS传热分析37

3.2.5ABAQUS计算结果的验证37

3.3钢筋混凝土框架梁柱节点组合件温度场分析38

3.3.1模型建立38

3.3.2数值模拟结果与试验结果的比较38

3.3.3梁柱节点组合件的温度场分布42

3.3.4四面受火与三面受火工况下节点组合件温度场的比较43

3.4平面框架单元的温度场分析44

3.4.1模型建立44

3.4.2温度场分析结果45

3.4.3框架温度场分析小结50

3.5基于升降温全曲线的钢筋混凝土梁温度场分析50

3.5.1分析模型及升降温曲线50

3.5.2梁截面温度观测点的布置51

3.5.3单面受火时梁截面温度场分析51

3.5.4三面受火时梁截面温度场分析57

3.5.5四面受火时梁截面温度场分析61

3.5.6温度场分析小结61

3.6结语66

第4章 钢筋混凝土框架梁柱节点组合件火灾反应非线性分析67

4.1引言67

4.2基于梁单元的梁柱节点组合件火灾反应分析方法67

4.2.1基本假设67

4.2.2用户子程序（UMAT）的开发68

4.2.3材料本构模型69

4.2.4积分方法74

4.2.5材料高温性能参数74

4.2.6应力计算步骤74

4.3火灾反应分析方法的验证75

4.3.1对常温下框架结构的计算75

4.3.2对火灾升温试验简支梁的计算77

4.3.3对升温试验框架的计算77

4.4梁柱节点组合件火灾反应非线性分析79

4.4.1模型的建立79

4.4.2计算结果与试验结果的比较79

4.5结语81

第5章 火灾后钢筋混凝土框架梁柱节点组合件抗震性能试验研究82

5.1引言82

5.2节点组合件的设计与制作82

5.3节点组合件的升温试验85

5.4火灾后节点组合件抗震试验加载及数据测量装置91

5.4.1节点组合件柱端加载及固定装置92

5.4.2梁端加载装置及加载制度92

5.4.3数据测量与采集装置93

5.5火灾后节点组合件在低周反复加载下试验现象95

5.5.1常温对比D1节点组合件95

5.5.2火灾后的C1节点组合件97

5.5.3火灾后的C2节点组合件98

5.5.4火灾后的C3节点组合件99

5.6火灾后节点组合件的抗震性能分析99

5.6.1实测滞回曲线和骨架曲线99

5.6.2节点组合件的承载力及刚度退化104

5.6.3节点组合件的延性分析107

5.6.4节点组合件的耗能分析107

5.7结语110

第6章 火灾后型钢混凝土柱抗震性能试验研究111

6.1引言111

6.2火灾后型钢混凝土柱抗震性能试验111

6.2.1试件设计111

6.2.2实测温度场试验113

6.2.3试验加载装置及加载制度114

6.3试验结果115

6.3.1实测温度场分布115

6.3.2试件破坏形态118

6.3.3滞回曲线及骨架曲线121

6.4试验结果分析124

6.4.1滞回曲线及骨架曲线124

6.4.2刚度退化规律128

6.4.3试件的延性分析131

6.4.4等效粘滞阻尼134

6.5结语136

第7章 火灾下磷酸镁水泥混凝土框架梁柱节点组合件抗火性能试验研究137

7.1引言137

7.2常温下磷酸镁水泥混凝土配比及力学性能试验研究137

7.2.1常温下磷酸镁水泥净浆及砂浆配比及力学性能试验研究137

7.2.2常温下磷酸镁水泥混凝土配比及力学性能试验研究139

7.3磷酸镁水泥的水化反应机理分析141

7.4受高温作用磷酸镁水泥混凝土力学性能试验研究142

7.4.1高温后磷酸镁水泥净浆及砂浆力学性能试验研究142

7.4.2高温作用下磷酸镁水泥混凝土力学性能试验研究145

7.4.3高温后磷酸镁水泥混凝土力学性能试验研究147

7.5磷酸镁水泥混凝土框架梁柱节点组合件抗火性能试验研究151

7.5.1节点组合件设计与制作151

7.5.2温度场测点布置153

7.5.3升温试验及加载测量装置154

7.5.4试验炉实测升温曲线155

7.5.5节点组合件实测截面温度场分布156

7.5.6实测节点组合件的变形特征158

7.5.7节点组合件主要试验现象及破坏特点160

7.5.8节点组合件的耐火极限162

7.6结语163

第8章 火灾下预应力型钢混凝土简支梁抗火性能试验研究164

8.1引言164

8.2试验概况164

8.2.1试件设计与制作164

8.2.2试验装置及加载制度166

8.2.3试验梁端部预压力测量167

8.2.4试验梁温度场及变形测量167

8.3试验现象及结果168

8.3.1试验现象168

8.3.2试验结果169

8.4试验基本结论174

8.5基于截面有限单元法计算预应力型钢混凝土梁抗弯承载力174

8.5.1基本假定175

8.5.2预应力型钢混凝土矩形截面梁抗弯承载力计算178

8.5.3对试验梁的计算分析与比较180

8.6基于等效截面法计算预应力型钢混凝土梁抗弯承载力182

8.6.1梁的等效混凝土截面182

8.6.2高温下梁截面中型钢截面的等效183

8.6.3高温下梁截面普通钢筋和预应力钢绞线的强度取值184

8.6.4高温下梁截面等温线的确定184

8.6.5预应力型钢混凝土矩形截面梁抗弯承载力计算的基本假定185

8.6.6梁截面界限受压区高度的确定185

8.6.7梁截面抗弯承载力计算公式187

8.6.8对试验梁的计算分析与比较189

8.7结语191

第9章 火灾后预应力型钢混凝土简支梁承载性能试验研究192

9.1引言192

9.2试验梁设计与制作192

9.3试验梁的升温试验194

9.3.1升温与加载试验装置194

9.3.2试验测量内容及测点布置195

9.4升温试验现象196

9.4.1实测试验炉内升温曲线196

9.4.2主要升温试验现象197

9.4.3实测升温过程梁截面温度场分布199

9.4.4不同试验梁同测点升温曲线比较204

9.4.5预应力钢绞线的预压力随升温时间变化曲线207

9.5火灾作用后试验梁抗弯承载性能试验207

9.5.1加载试验及数据测量装置207

9.5.2主要试验现象及破坏形态208

9.5.3试验梁的残余抗弯承载力212

9.5.4实测试验梁荷载与挠度关系曲线比较213

9.5.5对试验梁的计算分析与比较216

9.6结语216

第10章 钢筋混凝土框架结构耐火性能分析217

10.1引言217

10.2模型的建立217

10.2.1框架结构分析模型217

10.2.2升温曲线218

10.2.3单室火灾下框架结构模型温度场分析结果218

10.3局部火灾作用下框架结构变形规律及耐火极限219

10.3.1火灾工况设计219

10.3.2框架结构特征点位移及悬链线效应220

10.3.3框架结构的变形状态及破坏模式224

10.3.4框架结构的变形分析227

10.3.5受火作用位置对框架结构耐火极限的影响229

10.3.6单室、多室火灾下框架结构耐火极限状态分析230

10.3.7小结232

10.4局部火灾作用下框架结构内力重分布规律分析233

10.4.1框架结构的内力分析233

10.4.2框架结构的内力重分布规律分析235

10.4.3小结239

10.5不考虑地面梁升温时框架结构的反应分析239

10.5.1框架特征节点位移239

10.5.2框架内力分析240

10.6自然火灾作用下框架结构分析242

10.6.1框架结构分析模型242

10.6.2框架结构温度场分析结果243

10.6.3框架结构变形分析243

10.6.4框架结构内力重分布规律分析246

10.6.5小结251

10.7火灾作用下框架结构塑性铰形成机制分析252

10.7.1轴力-弯矩-曲率关系252

10.7.2梁的塑性铰特性256

10.7.3柱的塑性铰特性258

10.7.4火灾作用下框架结构塑性铰的形成和发展260

10.8不同受火工况下框架结构的损伤评价260

10.8.1分析方法261

10.8.2受火工况1塑性铰的发展规律264

10.8.3受火工况2塑性铰的发展规律265

10.8.4受火工况3塑性铰的发展规律267

10.8.5受火工况4塑性铰的发展规律272

10.8.6受火工况7塑性铰的发展规律275

10.8.7受火工况10塑性铰的发展规律280

10.8.8初步分析结论284

10.9结语285

第11章 钢筋混凝土梁托柱转换框架结构火灾行为分析286

11.1引言286

11.2有限元模型的校验286

11.2.1有限元分析参数取值286

11.2.2有限元模型的验证288

11.3四层梁托柱转换结构有限元模型的建立289

11.4火灾作用下四层梁托柱转换结构模型变形分析290

11.4.1底部托梁的竖向位移290

11.4.2底部托梁沿跨度方向的竖向挠度291

11.4.3模型边柱的竖向及水平位移292

11.5火灾作用下四层梁托柱转换结构模型的内力分析295

11.5.1剪力变化规律分析295

11.5.2轴力变化规律分析297

11.5.3弯矩变化规律分析298

11.6火灾作用下四层梁托柱转换结构模型的整体变形300

11.7叠层空腹桁架转换结构有限元模型的建立301

11.8火灾作用下叠层空腹桁架转换结构模型变形分析303

11.8.1底部托梁的竖向位移303

11.8.2底部托梁沿跨度方向的竖向挠度305

11.8.3模型边柱的竖向及水平位移307

11.9火灾作用下叠层空腹桁架转换结构模型的整体变形310

11.10结语311

参考文献312