本文關(guān)鍵詞：火災(zāi)下帶約束鋼梁的懸鏈線效應(yīng)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、抗震性能好、造型美觀、施工便捷、可回收利用等優(yōu)點,因此,在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。目前,常溫下建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論與設(shè)計方法日趨完善。然而,近年來建筑火災(zāi)頻繁發(fā)生,給建筑結(jié)構(gòu)安全帶來了嚴(yán)重危害,造成大量人員傷亡和財產(chǎn)損失,鋼結(jié)構(gòu)抗火研究已成為建筑結(jié)構(gòu)抗火研究的主要方向,主要研究鋼構(gòu)件或結(jié)構(gòu)在升溫初期和升溫過程中的抗火性能,對火災(zāi)后期鋼梁的懸鏈線效應(yīng)、樓板的薄膜效應(yīng)以及鋼框架連續(xù)倒塌現(xiàn)象的研究還不是很深入�；谏鲜鲅芯勘尘�,本文對火災(zāi)下帶約束鋼梁懸鏈線效應(yīng)開展了試驗研究和有限元數(shù)值模擬分析,揭示了火災(zāi)下帶約束鋼梁的破壞模式、受力性能以及懸鏈線效應(yīng)的形成過程,探究了火災(zāi)下帶約束鋼梁懸鏈線效應(yīng)的影響因素,并給出了火災(zāi)下帶約束鋼梁懸鏈線效應(yīng)的判定機理。在總結(jié)各國規(guī)范中已有的鋼材常溫下和高溫下力學(xué)性能的基礎(chǔ)上,對試驗中所用Q235鋼材開展了常溫下與高溫下的材料力學(xué)性能試驗,鋼材高溫材料力學(xué)性能試驗采用高溫穩(wěn)態(tài)試驗方法。通過試驗,獲取了常溫和高溫下鋼材的彈性模量、屈服強度、抗拉強度等力學(xué)性能指標(biāo),以及材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,為后續(xù)火災(zāi)下帶約束鋼梁懸鏈線效應(yīng)的試驗研究與數(shù)值模擬分析提供了重要的原始數(shù)據(jù)。基于常溫下和高溫下Q235鋼材的材料力學(xué)性能試驗,本文對5根帶約束H型截面鋼梁開展了火災(zāi)試驗研究,揭示了火災(zāi)下帶約束鋼梁的破壞模式、受力性能和懸鏈線效應(yīng)的形成過程,給出了各試驗試件對應(yīng)的爐溫-時間曲線、試件溫度-時間曲線和試件跨中撓度-時間曲線等相關(guān)試驗結(jié)果,著重考察荷載比n和支座軸向約束剛度Kx對火災(zāi)下帶約束鋼梁懸鏈線效應(yīng)的影響。試驗結(jié)果表明：荷載比n和支座軸向約束剛度Kx是影響火災(zāi)下帶約束鋼梁懸鏈線效應(yīng)的重要因素,當(dāng)荷載比n一定時,Kx越大,試件發(fā)生大變形的時間較晚；當(dāng)支座軸向約束剛度Kx一定時,荷載比n越大,試件發(fā)生大變形的時間較早。通過有限元軟件ABAQUS對火災(zāi)試驗中各試驗試件建立了準(zhǔn)確的有限元模型,采用完全耦合熱力分析方法對各試驗試件的有限元模型進行傳熱和受力分析,獲得了各試驗試件溫度-時間曲線和試件跨中撓度-時間曲線的有限元結(jié)果,并將有限元結(jié)果與試驗結(jié)果進行對比,兩者存在誤差,但整體趨勢基本吻合,基本驗證了有限元分析模型的準(zhǔn)確性和可行性。在驗證了有限元分析模型準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上,對火災(zāi)下帶約束鋼梁懸鏈線效應(yīng)的影響因素進行了參數(shù)化分析,著重考察了支座軸向約束剛度Kx、支座平面內(nèi)轉(zhuǎn)動約束剛度KzR、荷載比n荷載類型、跨高比l/h、荷載分布形式6個參數(shù)的影響。有限元分析結(jié)果表明：①約束鋼梁兩端支座的軸向約束剛度Kx、支座平面內(nèi)轉(zhuǎn)動約束剛度KzR和荷載比n是影響火災(zāi)下帶約束鋼梁懸鏈線效應(yīng)的重要因素；②不同荷載類型對火災(zāi)下帶約束鋼梁懸鏈線效應(yīng)的影響不大；③鋼梁的跨高比l/h和荷載分布形式對火災(zāi)下帶約束鋼梁懸鏈線效應(yīng)有一定的影響。在參數(shù)化分析的基礎(chǔ)上,本文最后對火災(zāi)下帶約束鋼梁懸鏈線效應(yīng)的判定機理進行了探究性研究,研究結(jié)果表明：當(dāng)發(fā)生類似于標(biāo)準(zhǔn)ISO-834升溫曲線的火災(zāi)時,對于僅有可靠的軸向約束(0.3kbKx1.0kb)或帶有較弱轉(zhuǎn)動約束的鋼梁,當(dāng)荷載比n較小(0.1n≤0.5)時,約束鋼梁跨中撓度達到跨度的1/15,鋼梁發(fā)生了懸鏈線效應(yīng)；約束鋼梁跨中撓度達到跨度的1/11,鋼梁失效破壞。當(dāng)荷載比n較大(0.5n≤1.0)時,約束鋼梁跨中撓度達到跨度的1/18,鋼梁發(fā)生了懸鏈線效應(yīng)；約束鋼梁跨中撓度達到跨度的1/12,鋼梁失效破壞。
【關(guān)鍵詞】：軸向約束 懸鏈線效應(yīng) 荷載比 轉(zhuǎn)動約束 判定機理
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU391;TU352.5
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-24
• 1.1 研究背景與意義11-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-20
• 1.2.1 工程結(jié)構(gòu)抗火研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 鋼結(jié)構(gòu)抗火研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.3 約束鋼梁抗火研究現(xiàn)狀17-20
• 1.3 研究內(nèi)容及方法20
• 參考文獻20-24
• 第2章 常溫下和高溫下鋼材的材料性能24-39
• 2.1 引言24
• 2.2 高溫下鋼材的熱物理性能24-27
• 2.2.1 熱傳導(dǎo)系數(shù)24-25
• 2.2.2 比熱容25-26
• 2.2.3 熱膨脹系數(shù)26-27
• 2.3 已有的高溫下鋼材力學(xué)性能27-31
• 2.3.1 高溫下鋼材屈服強度27-29
• 2.3.2 高溫下鋼材的彈性模量和泊松比29-30
• 2.3.3 高溫下結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線30-31
• 2.4 常溫與高溫下Q235鋼材力學(xué)性能的試驗研究31-37
• 2.4.1 材料力學(xué)性能的試驗方法31-33
• 2.4.2 常溫下材料力學(xué)性能試驗與結(jié)果33-35
• 2.4.3 高溫下材料力學(xué)性能穩(wěn)態(tài)試驗與結(jié)果35-37
• 參考文獻37-39
• 第3章 火災(zāi)下帶約束鋼梁受力性能與懸鏈線效應(yīng)試驗研究39-68
• 3.1 概述39
• 3.2 試驗設(shè)備與測量儀器39-41
• 3.3 約束鋼梁水平反力架和試驗試件的設(shè)計與制作41-50
• 3.3.1 水平反力架的設(shè)計與制作41-44
• 3.3.2 試驗試件的設(shè)計與加工制作44-45
• 3.3.3 銷軸鉸支座和兩點加載系統(tǒng)的設(shè)計與制作45-48
• 3.3.4 分配梁和自制混凝土蓋板的制作48-50
• 3.4 試驗步驟50-52
• 3.5 測量內(nèi)容52-53
• 3.6 試驗現(xiàn)象53-58
• 3.7 試驗結(jié)果和數(shù)據(jù)分析58-66
• 3.7.1 試驗結(jié)果58-64
• 3.7.2 試驗數(shù)據(jù)分析64-66
• 3.8 本章小結(jié)66-67
• 參考文獻67-68
• 第4章 帶約束鋼梁火災(zāi)試驗的有限元數(shù)值模擬分析68-83
• 4.1 概述68
• 4.2 熱力耦合分析68-69
• 4.3 有限元模型的建立69-72
• 4.4 帶約束鋼梁火災(zāi)試驗的模擬72-82
• 4.4.1 試件表面溫度-時間關(guān)系曲線72-76
• 4.4.2 試件跨中豎向變形-時間曲線76-80
• 4.4.3 破壞形態(tài)80-82
• 4.5 本章小結(jié)82
• 參考文獻82-83
• 第5章 火災(zāi)下帶約束鋼梁懸鏈線效應(yīng)的參數(shù)化分析83-105
• 5.1 概述83
• 5.2 參數(shù)化分析83-103
• 5.2.1 支座軸向約束剛度K_x83-87
• 5.2.2 支座平面內(nèi)轉(zhuǎn)動約束剛度K_(zR)87-91
• 5.2.3 荷載比n91-94
• 5.2.4 荷載類型94-97
• 5.2.5 跨高比l/h97-100
• 5.2.6 荷載分布形式100-103
• 5.3 本章小結(jié)103-104
• 參考文獻104-105
• 第6章 火災(zāi)下帶約束鋼梁懸鏈線效應(yīng)判定機理研究105-111
• 6.1 概述105
• 6.2 火災(zāi)下帶約束鋼梁懸鏈線效應(yīng)判定機理105-110
• 6.2.1 不同條件下約束鋼梁發(fā)生懸鏈線效應(yīng)及失效時的跨中撓度變化規(guī)律105-108
• 6.2.2 帶軸向約束鋼梁懸鏈線效應(yīng)的判定機理108-110
• 6.3 本章小結(jié)110-111
• 第7章 結(jié)論與展望111-114
• 7.1 結(jié)論111-112
• 7.2 展望112-114
• 致謝114-115
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文115

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  本文關(guān)鍵詞：火災(zāi)下帶約束鋼梁的懸鏈線效應(yīng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：488442