本文關鍵詞：預應力鋼柱在火災環(huán)境下的熱力耦合分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在建筑結(jié)構(gòu)中,柱子是主要的受力構(gòu)件,對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有著重要的意義。將預應力體系引入鋼柱,可以提高柱子的承載力,減少結(jié)構(gòu)變形,節(jié)省材料。但是鋼材本身不耐火,在火災環(huán)境下隨著溫度的升高,鋼材的性能會有很大變化。預應力拉索作為預應力的施加構(gòu)件,隨著溫度的升高與構(gòu)件本身的變形,其預應力也會有相當程度的損失,這都對預應力鋼柱在火災條件下的力學特性造成了許多不良影響。在預應力施加的過程中,預應力的取值并不是越大越好,合適的初始預應力將會提高鋼柱的承載能力,過大的預應力則反而會對柱子的承載力造成不好的影響,因而最佳初始預應力的取值也是預應力鋼柱分析中需要著重考慮的問題。預應力鋼柱從結(jié)構(gòu)形式上主要分為預應力內(nèi)撐柱與外撐柱,一般來說外撐柱的性能要優(yōu)于內(nèi)撐柱,但是從建筑形式及外觀要求角度來看,內(nèi)撐柱也有其獨特之處,很多方面反而更受到建筑師與人們的歡迎。本文結(jié)合預應力鋼柱在火災下的預應力損失,通過理論分析與數(shù)值計算,分析了預應力鋼柱在火災條件下的預應力損失、最佳初始預應力取值與最大承載力的情況。本文從單個構(gòu)件角度出發(fā),以預應力鋼柱為研究對象。(1)分析內(nèi)撐式預應力鋼柱與外撐式預應力鋼柱兩種形式結(jié)構(gòu)與功能上的異同,并在此基礎上介紹了預應力鋼柱的設計思路與方法。(2)根據(jù)傳熱學原理,分析了鋼材的材料強度在高溫條件下會出現(xiàn)一定程度的衰減,為后文進行預應力鋼柱在高溫條件下的熱力耦合分析打下基礎。(3)通過理論分析與實例計算,分析了火災條件下兩種形式的預應力鋼柱在預應力損失、最佳初始預應力取值以及承載力情況,并進行了對比。(4)通過有限元方法,對預應力鋼柱進行了熱力耦合模擬,提出了在整體發(fā)生火災的情況下,預應力鋼柱不同位置溫度可能會呈現(xiàn)不同的分布情況。分析了拉索中預應力隨火災發(fā)生時間及溫度的變化情況,并與理論計算進行了對比結(jié)果表明隨著火災時間的持續(xù)與溫度的升高,拉索中預應力損失不斷增大。結(jié)合工況,分析了在柱頂荷載、結(jié)構(gòu)尺寸等因素不變,拉索中不同初始預應力取值影響下預應力鋼柱中部側(cè)向位移的變化情況,論證了最佳初始預應力的重要作用。
【關鍵詞】：預應力鋼柱 溫度場 高溫 預應力損失
【學位授予單位】：安徽建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU394
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章緒論12-18
• 1.1 課題研究的背景12-13
• 1.1.1 預應力鋼結(jié)構(gòu)抗火研究的背景12-13
• 1.2 本文研究的目的及意義13-14
• 1.3 國內(nèi)外發(fā)展情況14-16
• 1.3.1 理論研究14-15
• 1.3.2 實驗研究15
• 1.3.3 數(shù)值模擬15-16
• 1.4 研究的主要內(nèi)容和研究路線16-18
• 1.4.1 主要研究內(nèi)容16-17
• 1.4.2 主要研究路線17-18
• 第二章 預應力鋼柱的基本理論18-26
• 2.1 預應力鋼柱基本概念與形式18-21
• 2.1.1 外撐式預應力鋼柱18-19
• 2.1.2 內(nèi)撐式預應力鋼柱19-21
• 2.2 預應力鋼柱的拉索錨固體系21-24
• 2.2.1 錨具與預應力的施加21-22
• 2.2.3 拉索與撐桿22-23
• 2.2.4 上下端支座23-24
• 2.3 預應力鋼柱的設計24-25
• 2.3.1 鋼柱截面尺寸的確定24-25
• 2.3.2 間節(jié)數(shù)與撐桿數(shù)的確定25
• 2.3.3 初始預應力的確定25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第三章 傳熱學理論基礎及高溫下鋼結(jié)構(gòu)的材料特性26-37
• 3.1 建筑火災溫度曲線26-27
• 3.1.1 室內(nèi)火災發(fā)生發(fā)展的一般過程26
• 3.1.2 建筑火災的標準溫升曲線26-27
• 3.2 傳熱學理論基礎27-29
• 3.2.1 溫度場27
• 3.2.2 傳熱方式27-29
• 3.3 高溫下結(jié)構(gòu)的材料特性29-36
• 3.3.1 熱工分析參數(shù)29-31
• 3.3.2 力學分析參數(shù)31-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第四章 預應力鋼柱受力特點與預應力損失37-56
• 4.1 預應力鋼柱的受力分析37-39
• 4.2 預應力損失39-44
• 4.2.1 錨固損失39-40
• 4.2.2 摩擦損失40-41
• 4.2.3 預應力鋼筋的松馳損失41-42
• 4.2.4 高溫下預應力損失算例42-44
• 4.3 最佳初始預應力的取值與最大承載力的確定44-52
• 4.3.1 初始預應力的取值的確定44-50
• 4.3.2 最佳初始預應力算例50-52
• 4.4 預應力撐桿柱在火災條件下的承載力分析52-55
• 4.4.1 外撐式預應力鋼柱在火災條件下的承載力分析52-54
• 4.4.2 內(nèi)撐式預應力鋼柱在火災條件下的承載力分析54
• 4.4.3 預應力鋼柱在火災下的承載力算例54-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 第五章預應力鋼柱在高溫下的熱力耦合分析56-65
• 5.1 預應力鋼柱模型建立56-58
• 5.2 預應力鋼柱溫度場分析58-60
• 5.3 預應力拉索隨著溫度升高的預應力損失分析。60-62
• 5.4 最佳初始預應力取值分析62-64
• 5.5 本章小結(jié)64-65
• 第六章 結(jié)論和展望65-66
• 參考文獻66-68
• 致謝68-69
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果69

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