本文關鍵詞：Q460GJ鋼H型截面梁抗火性能分析

  更多相關文章： 高建鋼Q460GJ 高溫下材性 鋼梁 ABAQUS

【摘要】：隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展,以鋼骨架為主的大型高層建筑及大跨結構應運而生,而對易焊接、抗震、抗低溫沖擊等性能的要求越來越高,更多新的高強材料結構鋼也層見迭出。GJ系列結構鋼是為了趕超世界先進水平,國內自主研發(fā)的具有中國特色的高性能結構用鋼。其具有優(yōu)良的性能參數(shù)指標,保證了屈服強度的上下限、碳當量、屈強比、優(yōu)良的Z向性能。在火災條件下鋼結構材性的降低會導致其承載能力的下降,火災中鋼結構被燒毀的事故多不勝數(shù),因此鋼結構的高溫性能研究可以作為評估鋼結構在火災時及火災后性能的基礎。高建鋼的控軋控冷制作工藝、低C、S、P含量、微合金元素含量都使其具有更好的高溫性能。本文針對高建鋼Q460GJ鋼高溫下的材性及鋼梁的臨界溫度、承載力、變形等進行了研究分析,主要內容與結論如下:(1)Q460GJ鋼材性試驗:對Q460GJ鋼8mm及10mm厚板進行高溫拉伸試驗。每種厚度鋼板均進行20℃、100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃溫度下的拉伸試驗,每個溫度下進行三個試件拉伸,從而得到不同溫度下的應力—應變關系曲線,進一步得到屈服強度、極限強度。采用共振法測高溫下彈性模量,分別得到不同溫度下的初始彈性模量。并和各國規(guī)范、普通結構鋼及高強S460鋼高溫下力學性能進行對比。(2)受彎構件高溫下理論分析:介紹了國內規(guī)范中受彎構件的抗火計算方法,高溫下約束鋼梁的懸鏈線效應理論,高溫下約束鋼梁的變形曲線,高溫下約束鋼梁的軸力與跨中撓度趨勢及大變形平衡方程。(3)普通結構鋼梁高溫下有限元驗證:采用有限元軟件ABAQUS建立高溫下簡支梁及約束鋼梁的有限元模型,并分別與國外對應試驗結果進行了對比,驗證了有限元模型高溫下的可靠性。(4)Q460GJ鋼參數(shù)分析:采用ABAQUS建立Q460GJ常溫下簡支梁有限元模型與重慶大學熊剛老師試驗進行了對比,驗證了常溫下有限元模型的可靠性。利用普通結構鋼高溫下有限元方法建立Q460GJ鋼梁有限元模型,考慮穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)分析簡支梁的臨界溫度、臨界荷載及約束鋼梁的臨界溫度、軸向及轉動剛度、跨度、屈服強度的影響,驗證了Dwaikat撓度曲線的公式算法,并將約束鋼梁不同約束條件下的變形曲線與殷穎智論文中計算公式對比,驗證了正確性。本文的創(chuàng)新點:1)試驗得到了Q460GJ鋼常溫至900℃的高溫下強度及剛度數(shù)據(jù);2)采用有限元軟件ABAQUS分析了普通結構鋼簡支梁與約束鋼梁高溫下力學及變形并與國外試驗結果進行了對比,驗證了模型分析的正確性;(3)使用ABAQUS采用Q460GJ鋼常溫實測材性數(shù)據(jù)建立有限元模型分析常溫下極限承載力并與重慶大學熊剛老師的Q460GJ鋼梁的試驗對比;(4)采用ABAQUS有限元軟件分析了Q460GJ鋼梁高溫下的力學與變形并與Dwaikat和殷穎智博士論文提出的理論計算公式進行了對比。
【關鍵詞】：高建鋼Q460GJ 高溫下材性 鋼梁 ABAQUS
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU391;TU352.5
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-15
• 主要符號15-16
• 1 緒論16-28
• 1.1 課題背景和意義16-17
• 1.2 鋼材高溫材料性能研究現(xiàn)狀17-20
• 1.2.1 普通強度結構鋼材料性能研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.2 高強度結構鋼材料性能研究現(xiàn)狀19-20
• 1.2.3 高建鋼（GJ鋼）材料性能研究現(xiàn)狀20
• 1.3 鋼材高溫下熱物理性能20-25
• 1.3.1 熱膨脹系數(shù)20-21
• 1.3.2 比熱容21
• 1.3.3 應力—應變關系模型21-22
• 1.3.4 屈服強度折減系數(shù)22-24
• 1.3.5 初始彈性模量降低系數(shù)24
• 1.3.6 密度24-25
• 1.4 鋼梁抗火性能研究現(xiàn)狀25-26
• 1.5 本文研究目標與內容26-28
• 1.5.1 研究目標26-27
• 1.5.2 研究內容27-28
• 2 Q460GJ鋼常溫及高溫力學性能試驗28-54
• 2.1 Q460GJ鋼常溫力學性能28-30
• 2.1.1 試件設計28
• 2.1.2 試驗裝置28-29
• 2.1.3 試驗過程29
• 2.1.4 試驗結果29-30
• 2.2 Q460GJ鋼高溫強度試驗30-44
• 2.2.1 試驗過程30-31
• 2.2.2 試驗結果31-41
• 2.2.3 結果分析與討論41-43
• 2.2.4 強度折減系數(shù)數(shù)學模型43-44
• 2.3 Q460GJ鋼高溫彈性模量試驗44-52
• 2.3.1 試驗原理44
• 2.3.2 試件設計44-45
• 2.3.3 試驗過程45-46
• 2.3.4 試驗結果46-50
• 2.3.5 結果分析與討論50-52
• 2.3.6 彈性模量折減系數(shù)數(shù)學模型52
• 2.4 本章小結52-54
• 3 受彎構件抗火計算理論54-66
• 3.1 CECS 200:2006受彎構件抗火驗算54-57
• 3.2 火災下鋼梁的受力及變形分析57-66
• 3.2.1 約束鋼梁高溫下的懸鏈線效應57-58
• 3.2.2 殷穎智的約束鋼梁變形方程58-61
• 3.2.3 約束鋼梁的附加軸力與撓度Dwaikat計算理論61-66
• 4 普通結構鋼梁有限元模型和試驗驗證66-82
• 4.1 簡支鋼梁驗證66-76
• 4.1.1 驗證背景66-67
• 4.1.2 模型的建立及分析67-71
• 4.1.3 無初始缺陷梁的驗證71-72
• 4.1.4 有初始缺陷梁的驗證72-76
• 4.2 約束鋼梁驗證76-81
• 4.2.1 驗證背景76-77
• 4.2.2 模型的建立及分析77-79
• 4.2.3 模型驗證79-81
• 4.3 本章小結81-82
• 5 Q460GJ鋼梁抗火性能分析82-114
• 5.1 Q460GJ鋼梁常溫下有限元驗證82-84
• 5.1.1 試驗背景82-83
• 5.1.2 模型驗證83-84
• 5.2 Q460GJ鋼梁高溫下有限元分析84-87
• 5.2.1 模型建立84
• 5.2.2 三面受火溫度場分析84-87
• 5.3 Q460GJ簡支梁穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)分析87-92
• 5.3.1 穩(wěn)態(tài)分析87-91
• 5.3.2 瞬態(tài)分析91-92
• 5.4 Q460GJ約束鋼梁軸力與撓度分析92-107
• 5.4.1 模型的建立及分析92-99
• 5.4.2 橫向約束的影響99
• 5.4.3 軸向剛度的影響99-102
• 5.4.4 轉動剛度的影響102-103
• 5.4.5 跨度的影響103-104
• 5.4.6 屈服強度的影響104-106
• 5.4.7 模型與理論結果對比106-107
• 5.5 Q460GJ約束鋼梁變形分析107-109
• 5.5.1 轉動剛度為 0107-108
• 5.5.2 轉動剛度無窮大108-109
• 5.6 Q460GJ約束鋼梁不同受火面分析109-112
• 5.7 本章小結112-114
• 6 結論與展望114-116
• 6.1 全文總結114
• 6.2 本文創(chuàng)新點114-115
• 6.3 今后研究展望115-116
• 致謝116-118
• 參考文獻118-122
• 附錄122
• A 作者在攻讀碩士學位期間書寫的論文目錄122
• B 作者在攻讀碩士學位期間參與的科研項目122
• C 作者在攻讀碩士學位期間參加的學術會議122

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 薛偉辰;張蜀瀘;龔春燕;;預應力混凝土結構抗火性能的研究進展[J];工業(yè)建筑;2006年12期

2 汪敏;石少卿;劉仁輝;;軸向約束鋼柱的抗火性能分析[J];工業(yè)建筑;2007年S1期

3 李國強;王培軍;王永昌;;約束鋼柱抗火性能試驗研究[J];建筑結構學報;2009年05期

4 汪敏;石少卿;成培江;;三面受火鋼柱的抗火性能分析[J];四川建筑科學研究;2010年02期

5 呂俊利;董毓利;劉濤;;柱端不同約束H型截面鋼柱抗火性能研究[J];山東建筑大學學報;2010年03期

6 張毅奇;;連續(xù)梁高溫抗火性能[J];科技資訊;2011年14期

7 蘇南,林銅柱,T.T.Lie;鋼筋混凝土柱的抗火性能[J];土木工程學報;1992年06期

8 李曉東;董毓利;高立堂;賈寶榮;范明瑞;;單層單跨鋼框架抗火性能的試驗研究[J];建筑結構學報;2006年06期

9 潘錦旭;張盛亞;王培軍;;火災下非均勻受火鋼柱截面溫度分布規(guī)律及其對鋼柱抗火性能影響的研究現(xiàn)狀[J];建筑鋼結構進展;2011年04期

10 張毅;;鋼框架的抗火性能數(shù)值模擬[J];山西建筑;2012年22期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 趙金城;;鋼結構抗火性能研究中的若干問題[A];第五屆全國結構工程學術會議論文集（第三卷）[C];1996年

2 呂俊利;董毓利;孫建東;楊志年;;無防火保護鋼柱抗火性能的研究[A];第19屆全國結構工程學術會議論文集（第Ⅰ冊）[C];2010年

3 劉秀英;郝淑英;張琪昌;;三跨連續(xù)板抗火性能的有限元分析[A];第六屆全國現(xiàn)代結構工程學術研討會論文集[C];2006年

4 杜紅秀;張雄;;HSC/HPC的高溫(火災)性能[A];第十一屆全國結構工程學術會議論文集第Ⅰ卷[C];2002年

5 韓寧杰;高建嶺;張宏濤;;石化企業(yè)管廊鋼結構抗火性能的數(shù)值模擬方法綜述[A];北京力學會第18屆學術年會論文集[C];2012年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 呂俊利;整體鋼框架中梁柱抗火性能的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

2 李曉東;H型截面鋼框架抗火性能的試驗研究及非線性有限元分析[D];西安建筑科技大學;2006年

3 王中強;無粘結預應力混凝土扁梁抗火性能的試驗研究和理論分析[D];中南大學;2006年

4 侯煒;預應力混凝土箱梁結構抗火性能研究[D];長安大學;2014年

5 韓玉來;建筑結構抗火性能研究[D];哈爾濱工程大學;2008年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王溪;鋼筋混凝土開孔梁抗火性能有限元分析[D];北京建筑大學;2015年

2 徐少華;四邊簡支足尺現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋抗火性能試驗研究[D];山東建筑大學;2015年

3 郭建龍;柱支承現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋抗火性能試驗研究[D];山東建筑大學;2015年

4 于方洲;具有防火保護的口型截面鋼柱抗火性能實驗研究及非線性有限元分析[D];河北工業(yè)大學;2015年

5 劉鑫峰;I字型鋼—混凝土組合梁橋抗火性能研究[D];蘇州科技學院;2013年

6 施鍵梅;隧道襯砌結構抗火性能研究[D];蘇州科技學院;2013年

7 邱源;鋼筋混凝土結構抗火性能的有限元分析與研究[D];遼寧工業(yè)大學;2016年

8 何平召;考慮蠕變效應的約束鋼梁抗火性能研究[D];重慶大學;2015年

9 英明鑒;典型超高層混凝土框架—核心筒結構的抗火性能研究[D];清華大學;2015年

10 張鳴;鋼木螺栓節(jié)點木框架抗火性能研究[D];東南大學;2015年

，

本文編號：570270