本文關(guān)鍵詞：升降溫模式對(duì)鋼框架結(jié)構(gòu)受力特性影響研究

  更多相關(guān)文章： 鋼結(jié)構(gòu) 抗火設(shè)計(jì) 溫度路徑 梁端約束

【摘要】：隨著建筑行業(yè)逐漸向環(huán)保,輕量化和便捷化方向發(fā)展,鋼結(jié)構(gòu)以及型鋼混凝土結(jié)構(gòu)大量應(yīng)用于工業(yè)和民用建筑當(dāng)中。由于鋼材耐火性差這一局限性,使得結(jié)構(gòu)發(fā)生火災(zāi)后穩(wěn)定性得不到保障,從而鋼結(jié)構(gòu)的抗火設(shè)計(jì)成為結(jié)構(gòu)安全評(píng)估的重要工作。上個(gè)世紀(jì)90年代,鋼結(jié)構(gòu)火災(zāi)造成的慘重?fù)p失引起學(xué)者們廣泛關(guān)注,編制鋼結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)規(guī)范成為各國重要任務(wù),學(xué)者們開始對(duì)鋼材在高溫下的各項(xiàng)性能進(jìn)行系統(tǒng)的研究,但更多的是對(duì)獨(dú)立構(gòu)件的耐火性能進(jìn)行試驗(yàn)分析,而在試驗(yàn)中總結(jié)出的抗火設(shè)計(jì)方法在實(shí)際中作用并不是很明顯,于是學(xué)者們又將重心從試驗(yàn)方法轉(zhuǎn)到計(jì)算方法,但是還是基于獨(dú)立構(gòu)件。以上兩種途徑得到方法都是保證獨(dú)立構(gòu)件在火災(zāi)中有足夠的富余來保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。隨著更多的火災(zāi)案例和數(shù)據(jù)的出現(xiàn),種種現(xiàn)象用以往的設(shè)計(jì)方法無法解釋,研究人員發(fā)現(xiàn)基于脫離整體的獨(dú)立構(gòu)件得到的方法與實(shí)際火災(zāi)情況有很大差距,于是近幾年來鋼結(jié)構(gòu)抗火研究更多的是建立在整體結(jié)構(gòu)上。本文基于前人的研究并利用數(shù)值模擬軟件進(jìn)行了以下工作:(1)研究國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)研究歷史和研究現(xiàn)狀,利用更便捷的,更貼近現(xiàn)實(shí)情況的計(jì)算理論進(jìn)行溫度場計(jì)算。(2)基于“約束鋼梁”建立了H形的子結(jié)構(gòu),針對(duì)前人對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)局部受火的方位不同以及多種溫度路徑情況下的應(yīng)力-應(yīng)變研究不足,設(shè)計(jì)了三個(gè)受火面,四種不同溫度路徑,得到各個(gè)工況下變形情況以及梁端軸力等變化規(guī)律。(3)針對(duì)之前的研究對(duì)火災(zāi)中結(jié)構(gòu)鋼的升溫情況考慮不足,以及橫向荷載火災(zāi)中結(jié)構(gòu)的影響,建立了兩榀兩跨的模型,分別模擬了不同大小的單側(cè)和雙側(cè)水平力在兩種降溫模式下結(jié)構(gòu)的受力和變形。(4)目前國內(nèi)外的抗火設(shè)計(jì)規(guī)范還沿用以前基于單獨(dú)構(gòu)件研究分析得出的。本文為研究不同房間著火和不同降溫路徑對(duì)臨近房間和整體結(jié)構(gòu)的影響,建立三榀三跨三層鋼結(jié)構(gòu)全尺寸實(shí)體模型。通過軟件耦合計(jì)算分析,得到不同工況下的結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力變化情況并驗(yàn)證了懸鏈線效應(yīng)主要跟梁端約束有關(guān)等理論。比較了不同降溫對(duì)整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的影響。針對(duì)前人以上研究的不足,本文合理建立模型,利用接近實(shí)際的本構(gòu)關(guān)系制定出有針對(duì)性的研究思路,分析了各個(gè)因素(溫度路徑,梁端約束等)對(duì)火災(zāi)中結(jié)構(gòu)的影響,得出了與實(shí)際情況相符的相關(guān)結(jié)論,對(duì)抗火設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：鋼結(jié)構(gòu) 抗火設(shè)計(jì) 溫度路徑 梁端約束
【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
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 受限鋼梁的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 鋼結(jié)構(gòu)框架抗火性能研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容17-18
• 第二章 高溫火災(zāi)框架結(jié)構(gòu)溫度以及受力性能分析18-27
• 2.1 高溫火災(zāi)下空氣溫度和結(jié)構(gòu)溫度的計(jì)算方法18-22
• 2.1.1 建筑高溫火災(zāi)中室內(nèi)空氣溫度場計(jì)算18-19
• 2.1.2 構(gòu)件內(nèi)部溫度場計(jì)算理論19-20
• 2.1.3 火災(zāi)冷卻階段建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)空氣溫度分布20-21
• 2.1.4 空氣溫度場降溫分析21-22
• 2.2 高溫火災(zāi)下鋼框架構(gòu)件受力性能22-27
• 2.2.1 火災(zāi)下鋼結(jié)構(gòu)性能分析基本方法23
• 2.2.2 鋼材在高溫下的物理性能23-24
• 2.2.3 鋼材在高溫下的力學(xué)性能24
• 2.2.4 高溫下鋼材的彈性模量24-25
• 2.2.5 鋼材的其他力學(xué)性能25
• 2.2.6 鋼材過火后的力學(xué)性能25-27
• 第三章 受限鋼結(jié)構(gòu)在不同溫度路徑下響應(yīng)分析27-41
• 3.1 計(jì)算模型，，模型參數(shù)，受火面及溫度路徑27-29
• 3.1.1 計(jì)算模型27
• 3.1.2 模型參數(shù)27-28
• 3.1.3 受火條件28
• 3.1.4 溫度路徑28-29
• 3.2 計(jì)算結(jié)果分析29-40
• 3.2.1 應(yīng)力--應(yīng)變?cè)茍D對(duì)比分析29-37
• 3.2.2 梁端節(jié)點(diǎn)軸力分析37-40
• 3.3 本章小結(jié)40-41
• 第四章 水平力對(duì)火災(zāi)中兩榀兩跨鋼框架的影響41-62
• 4.1 模型建立41-42
• 4.2 受火房間和溫度路徑42-44
• 4.2.1 選擇受火房間42
• 4.2.2 溫度路徑的選擇42-43
• 4.2.3 參數(shù)的確定43
• 4.2.4 溫度場的分布43
• 4.2.5 荷載大小的選擇43-44
• 4.3 作用力大小的影響44-60
• 4.3.1 單側(cè)水平力作用及快速降溫下結(jié)構(gòu)受力和變形44-52
• 4.3.2 雙側(cè)水平力作用及快速降溫下結(jié)構(gòu)受力和變形52-57
• 4.3.3 單側(cè)水平力作用及自然降溫下結(jié)構(gòu)受力和變形57-60
• 4.4 降溫速率對(duì)受水平力結(jié)構(gòu)的影響60-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 第五章 超高溫火災(zāi)過程鋼框架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析62-89
• 5.1 火災(zāi)下鋼結(jié)構(gòu)受力性能分析基本方法62-64
• 5.1.1 火災(zāi)下鋼結(jié)構(gòu)受力性能數(shù)值分析平衡方程62-63
• 5.1.2 火災(zāi)下鋼材應(yīng)力應(yīng)變與溫度荷載的關(guān)系63-64
• 5.2 模型的建立與計(jì)算64-84
• 5.2.1 分析模型64-65
• 5.2.2 火災(zāi)房間的選擇以及溫度場計(jì)算參數(shù)65-67
• 5.2.3 溫度場的分布67
• 5.2.4 整體結(jié)構(gòu)模擬結(jié)果分析67-84
• 5.3 結(jié)果的后處理與分析84-86
• 5.3.1 跨中撓度分析84-85
• 5.3.2 梁端軸向力分析85-86
• 5.3.3 梁端彎矩分析86
• 5.4 不同降溫路徑對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響86-88
• 5.4.1 不同降溫路徑下的柱頂位移87
• 5.4.2 不同溫度路徑下梁的軸向力以及梁端彎矩87-88
• 5.5 本章小結(jié)88-89
• 第六章 總結(jié)89-91
• 6.1 本文主要工作89
• 6.2 本文主要結(jié)論89-90
• 6.3 今后研究建議90-91
• 參考文獻(xiàn)91-96
• 致謝96-97
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果97

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