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题名火灾下钢-混凝土组合墙抗爆机理分析与变形预测
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作者
赵子诚
赵晖
李世强
马小敏
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机构
太原理工大学应用力学研究所
太原理工大学土木工程学院
太原理工大学材料强度与结构冲击山西省重点实验室
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出处
《爆炸与冲击》
北大核心
2025年第10期85-100,共16页
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基金
国家自然科学基金(12202303,12072219)
山西省重点国别科技合作项目(202204041101010)。
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文摘
双钢板-混凝土组合墙(steel-concrete-steel composite wall,SCS墙)已在超高层建筑、核电站等重要工程中得到应用,火灾与爆炸通常同时发生,而高温会显著降低钢材和混凝土的力学性能,从而导致结构构件的抗爆性能严重退化。为此,采用ABAQUS有限元软件,建立了120个火灾-爆炸耦合作用下SCS墙分析模型。首先,基于已有的火灾下耐火极限试验和常温下爆炸试验对有限元模型进行了验证;其次,分析了火灾-爆炸耦合作用下SCS墙的工作机理,重点研究了受火时间、爆炸当量、含钢率、材料强度、钢筋连接间距与轴压比对抗爆性能的影响;最后,基于等效单自由度模型提出了火灾-爆炸耦合作用下SCS墙跨中最大挠度的预测公式。结果表明:SCS墙在火灾与爆炸耦合作用下主要表现为整体受弯破坏;随着受火时间的增长,受火面钢板耗能占比降低,背火面钢板的塑性变形逐渐成为墙体的主要耗能机制;受火时间、爆炸当量和钢材强度对火灾下SCS墙的抗爆性能影响明显,而混凝土强度影响较小;基于等效单自由度模型提出的计算公式可较好预测火灾与爆炸耦合作用下SCS墙的跨中最大挠度。
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关键词
抗爆性能
钢-混凝土组合墙
火灾
变形预测
轴压比
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Keywords
explosion resistance
steel-concrete-steel composite wall
fire
deformation prediction
axial compression ratio
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分类号
O389
[理学—流体力学]
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