本文關(guān)鍵詞：鋼框架高溫（火災(zāi)）下的破壞機(jī)理以及安全防護(hù)性能研究

  更多相關(guān)文章： 高溫 平面鋼框架 有限元分析 防火涂料 耦合場(chǎng) 溫度場(chǎng)

【摘要】：鋼結(jié)構(gòu)因具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、施工周期短等優(yōu)勢(shì),得到了快速的應(yīng)用發(fā)展。然而,鋼結(jié)構(gòu)不耐火,在火災(zāi)條件下鋼材的力學(xué)性能快速下降,從而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞甚至引發(fā)倒塌,給人民的生命財(cái)產(chǎn)造成巨大的損失。正由于鋼材的耐火性差的特性,使其在結(jié)構(gòu)安全方面存在很明顯的缺陷。所以研究鋼結(jié)構(gòu)在高溫下的破壞機(jī)理顯得十分必要。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,將工程結(jié)構(gòu)相關(guān)理論及火災(zāi)科學(xué)基本理論相結(jié)合,采用有限元分析軟件ANSYS對(duì)火災(zāi)條件下的鋼框架進(jìn)行熱力耦合分析,得到了鋼構(gòu)件截面溫度變化規(guī)律,以及熱力耦合作用下鋼框架的破壞機(jī)理;探討了受火位置的不同對(duì)鋼框架抗火性能的影響;考查了不同的受火方式對(duì)兩端固定的鋼梁抗火性能的影響分析;對(duì)國(guó)內(nèi)外防火設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了總結(jié),分析了受火方式以及防火涂層對(duì)鋼構(gòu)件溫度場(chǎng)影響的規(guī)律。通過(guò)模擬分析,可得如下結(jié)論:(1)鋼構(gòu)件無(wú)論是單面受火還是三面受火,截面溫度分布很不均勻,受火面溫度高,而背火面溫度較低;(2)受火鋼框架的梁柱節(jié)點(diǎn)處受力復(fù)雜,易發(fā)生破壞,是結(jié)構(gòu)抗火的薄弱部位,需予以加強(qiáng)保護(hù)措施;(3)鋼框架受火位置不同對(duì)其反應(yīng)特性也有一定影響,邊跨受火時(shí),底層柱頂端的水平側(cè)移值較中跨受火時(shí)要大,而梁的跨中撓度值較中跨受火時(shí)相對(duì)小一些;(4)火災(zāi)發(fā)生后鋼梁通常是三面受火,梁腹板和下翼緣溫度迅速上升,溫度差別很小,而上翼緣溫度與截面其他部位相比有較大差別;(5)火災(zāi)中材料膨脹對(duì)于鋼構(gòu)件的受力狀態(tài)有著明顯的影響;(6)對(duì)于兩端固定的鋼梁,在受火區(qū)域一定的情況下,受火面越多,鋼梁破壞時(shí)間就越短;反之,受火面一定的情況下,受區(qū)域越大,鋼梁達(dá)到極限承載力的時(shí)間就越短;(7)與無(wú)防火涂層的鋼構(gòu)件相比,防火涂層對(duì)鋼構(gòu)件的保護(hù)作用比較顯著,延緩截面溫度快速上升速率;(8)結(jié)構(gòu)受火方式對(duì)鋼構(gòu)件的溫度場(chǎng)分布也有很大影響,受火面越多構(gòu)件在火災(zāi)下的反應(yīng)也就越劇烈。希望通過(guò)本文對(duì)火災(zāi)(高溫)下鋼框架破壞機(jī)理及安全防護(hù)性能的研究,可為鋼結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)提供一些有益的探索和參考。
【關(guān)鍵詞】：高溫 平面鋼框架 有限元分析 防火涂料 耦合場(chǎng) 溫度場(chǎng)
【學(xué)位授予單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU391;TU352.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第一章 緒論14-24
• 1.1 課題研究背景及意義14-17
• 1.1.1 研究背景14-15
• 1.1.2 研究意義15-17
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-22
• 1.2.1 結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)方法的發(fā)展歷程17-18
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-22
• 1.3 本文主要的研究?jī)?nèi)容及方法22-24
• 第二章 室內(nèi)火災(zāi)燃燒特性以及鋼材高溫性能24-35
• 2.1 火災(zāi)的基本理論24-28
• 2.1.1 火災(zāi)發(fā)生應(yīng)具備的條件24
• 2.1.2 建筑室內(nèi)火災(zāi)的特性24-28
• 2.2 高溫（火災(zāi)）環(huán)境中鋼材的物理參數(shù)28-30
• 2.2.1 熱膨脹系數(shù)28-29
• 2.2.2 導(dǎo)熱系數(shù)29
• 2.2.3 比熱容29-30
• 2.2.4 鋼材的容重30
• 2.3 高溫環(huán)境下結(jié)構(gòu)鋼力學(xué)性能30-34
• 2.3.1 鋼材的泊松比30
• 2.3.2 高溫下普通結(jié)構(gòu)鋼的屈服強(qiáng)度30-31
• 2.3.3 高溫下鋼材的彈性模量31-32
• 2.3.4 鋼結(jié)構(gòu)材料高溫下的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系曲線32-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第三章 整體鋼框架火災(zāi)下的破壞機(jī)理研究35-54
• 3.1 模型建立35
• 3.2 單元選取35-37
• 3.2.1 熱分析單元選擇35-36
• 3.2.2 結(jié)構(gòu)分析單元類型的選擇36-37
• 3.3 分析參數(shù)選取37-38
• 3.4 施加荷載與邊界條件38-39
• 3.5 結(jié)果分析39-53
• 3.5.1 鋼框架高溫下的反應(yīng)特性39-50
• 3.5.2 受火部位不同對(duì)鋼框架抗火性能影響50-53
• 3.6 本章小結(jié)53-54
• 第四章 不同受火形式的鋼梁高溫下熱力耦合分析54-63
• 4.1 模型建立54-55
• 4.2 工況設(shè)置55
• 4.3 結(jié)果分析55-62
• 4.3.1 溫度場(chǎng)分析55-57
• 4.3.2 結(jié)構(gòu)分析57-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 第五章 鋼結(jié)構(gòu)的安全防護(hù)性能研究63-81
• 5.1 鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)63-65
• 5.1.1 防火的原理63
• 5.1.2 防火的方法63-65
• 5.2 防火措施65-68
• 5.3 防火涂料對(duì)鋼柱的溫度場(chǎng)影響的數(shù)值模擬分析68-80
• 5.3.1 建立模型68-69
• 5.3.2 結(jié)果討論分析69-80
• 5.4 本章小結(jié)80-81
• 結(jié)論與展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 致謝87-88
• 作者簡(jiǎn)介及讀研期間主要科研成果88

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