發(fā)布時(shí)間：2018-02-09 21:42

  本文關(guān)鍵詞： 火災(zāi) 懸鏈線效應(yīng) 波紋腹板梁 均勻溫度分布 不均勻溫度分布　出處：《山東大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：火災(zāi)高溫下整體結(jié)構(gòu)中的鋼梁與獨(dú)立梁的受力特性有明顯區(qū)別,鋼材本身的力學(xué)性質(zhì)隨著溫度的不斷上升而迅速衰減,鋼梁的撓度明顯增大,由于相鄰結(jié)構(gòu)的約束作用,梁內(nèi)產(chǎn)生軸向拉力,梁內(nèi)拉力和跨中撓度形成的懸鏈線彎矩協(xié)助鋼梁繼續(xù)承載,約束鋼梁高溫下的懸鏈線效應(yīng)顯著增強(qiáng)了梁的抗火極限。波紋腹板梁中腹板波形增強(qiáng)了其抗剪屈曲承載能力,腹板可以突破規(guī)定的高厚比限值而做得很薄,在相同抗彎能力下大大節(jié)省了鋼材用量,廣泛應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)中。但腹板波折大幅度削弱了梁軸向剛度,對(duì)高溫下懸鏈線效應(yīng)產(chǎn)生明顯的影響。本文通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證的ABAQUS模型對(duì)火災(zāi)均勻和不均勻溫度分布下約束波紋腹板梁的懸鏈線效應(yīng)展開(kāi)了分析研究,給出受約束波紋腹板梁抗火設(shè)計(jì)建議。均勻溫度分布下波紋腹板梁懸鏈線效應(yīng)的研究:先對(duì)約束鋼梁的懸鏈線效應(yīng)進(jìn)行機(jī)理分析,給出約束鋼梁承載機(jī)制、受火反應(yīng)、軸力和彎矩分配等升溫過(guò)程中的發(fā)展情況;然后比較分析了受火懸鏈線效應(yīng)中波紋腹板梁與平腹板鋼梁的異同;最后對(duì)均勻升溫下波紋腹板梁的懸鏈線效應(yīng)展開(kāi)了參數(shù)分析。不均勻溫度分布下波紋腹板梁懸鏈線效應(yīng)的研究:先對(duì)不均勻升溫下梁懸鏈線效應(yīng)進(jìn)行機(jī)理分析;然后對(duì)比研究了均勻與不均勻升溫下約束鋼梁的懸鏈線效應(yīng);分析了不同溫度參數(shù)下約束鋼梁的大變形性能,最后對(duì)兩種溫度分布下波紋腹板梁的懸鏈線效應(yīng)展開(kāi)了參數(shù)分析。探討了約束波紋腹板梁抗火設(shè)計(jì),給出了有無(wú)梁端約束、不同截面溫度分布形式下波紋腹板梁的抗火設(shè)計(jì)建議,并把不同截面溫度分布波紋腹板梁的抗火設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化成均勻溫度分布下平腹板鋼梁的抗火設(shè)計(jì),利用現(xiàn)有的簡(jiǎn)化計(jì)算公式,降低了抗火設(shè)計(jì)難度。波紋腹板梁的梁內(nèi)壓力遠(yuǎn)小于平腹板鋼梁,并更早地發(fā)生懸鏈線效應(yīng);均勻升溫下梁跨中撓度充分發(fā)展,均勻升溫中破壞溫度明顯大于不均勻升溫時(shí);梁內(nèi)最大壓力隨著梁端約束剛度的增加而顯著增大,荷載比越小、跨高比越大的波紋腹板梁抗火性能越好。
[Abstract]:The mechanical properties of the whole structure under fire and high temperature are obviously different from those of the independent beam. The mechanical properties of the steel itself decay rapidly with the rising temperature, and the deflection of the steel beam increases obviously, because of the constraint of the adjacent structure. Axial tension is produced in the beam. The catenary bending moment formed by the tension in the beam and the deflection in the middle of the span helps the steel beam to carry on. The catenary effect of restrained steel beams at high temperature significantly enhances the fire resistance limit of the beams. The webs in corrugated web beams enhance their shear buckling capacity, and the webs can be made thinly by breaking through the specified limit of height to thickness ratio. Under the same flexural capacity, the steel consumption is greatly saved and widely used in engineering structures. However, the bending of the web greatly weakens the axial stiffness of the beam. In this paper, the catenary effect of constrained corrugated web beam under uniform and non-uniform temperature distribution is analyzed and studied by ABAQUS model, which is verified by experiments at high temperature. The fire resistance design suggestion of constrained corrugated web beam is given. The study of catenary effect of corrugated web beam under uniform temperature distribution: firstly, the mechanism of catenary effect of restrained steel beam is analyzed, and the bearing mechanism and fire response of restrained steel beam are given. Then the similarities and differences between corrugated web beam and flat web steel beam in the catenary effect of fire are compared and analyzed. Finally, the catenary effect of corrugated web beam under uniform temperature rise is analyzed. The catenary effect of corrugated web beam under uneven temperature distribution is studied: firstly, the mechanism of catenary effect of corrugated web beam under uneven heating is analyzed. Then the catenary effect of restrained steel beam under uniform and uneven heating is studied, and the large deformation behavior of restrained steel beam under different temperature parameters is analyzed. Finally, parametric analysis of catenary effect of corrugated web beam under two temperature distributions is carried out. The design of restrained corrugated web beam is discussed, and whether the beam ends are restrained or not is given. The fire resistance design of corrugated web beam with different section temperature distribution is suggested, and the fire resistance design of corrugated web beam with different cross section temperature distribution is transformed into the fire resistant design of flat web steel beam with uniform temperature distribution. The existing simplified calculation formula is used to calculate the fire resistance of corrugated web beam. The internal pressure of corrugated web beam is much smaller than that of flat web steel beam, and the catenary effect occurs earlier, the deflection of beam in the center of beam is fully developed under uniform heating, and the damage temperature in uniform heating is obviously higher than that in non-uniform heating. The maximum pressure in the beam increases significantly with the increase of the restrained stiffness at the end of the beam. The smaller the load ratio, the better the fire resistance of the corrugated web beam with greater ratio of span to height.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TU352.5;TU391

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