文档介绍：薄壁槽钢柱的抗火性能研究摘要火,作为人类从野蛮进化到文明的重要标志,给人类带来了光明和温暖、智慧和财富,但却在失去控制的时候,会造成生命和财产的巨大损失。建筑火灾多发性非常强,而钢结构由于不耐高温的缺点,发生火灾时,后果将更为严重,因此对钢结构和钢构件抗火性能的研究对人类的生产和生活具有非常重要的意义。单轴对称的开口薄壁构件,如不等翼缘的工字钢、槽钢、角钢不同于普通工字钢,在集中荷载作用下,具有整体分叉屈曲特性,即可能发生弯曲屈曲或者弯曲扭转屈曲,对于具有约束的普通工字型钢柱的抗火承载力计算方法是否适用于具有分叉屈曲特性的热轧薄壁槽钢柱有待于进一步探讨,且有必要寻找一种解析的方法或者半经验的公式之间的关系也更加多样,而这种复杂的条件下无论是抗火承载力还是结构的变形都很难探索适合用于槽钢结构抗火性能分析的数值方法,可以为进一步的研究提供参考。柱的抗火性能进行了理论分析、试验研究和有限元数值模拟,得到了一些有重要参考价值的结论。本文对热轧与冷弯两种薄壁槽钢柱的抗火性能进行评估分析,研究其在高温状况下的屈曲特性,如弯曲、弯曲扭转屈曲,以及特别针对冷弯薄壁槽钢柱的局部屈曲、畸变屈曲。基于著名的椒直鹛岢鍪屎先仍”诓鄹种够鹕杓频募扑惴椒ǎ虑了轴向约束对柱子受热膨胀的约束作用,并结合考虑整体分叉屈曲对槽钢柱抗火性能从而导致构件因达到极限承载状态而失效。有学者曾经对冷弯薄壁型钢的抗火性能进行了一些研究,然而,高温对冷弯型钢的影响与其对热轧钢的影响效应有所不同,而且,来计算具有轴向约束的热轧薄壁槽钢柱的理论抗火极限。由于槽钢柱在真实结构中的边界条件和在火灾中的结构响应更为复杂,温度与变形得到理论的解析解,足尺寸的试验方法虽然最能够反映确切的问题,但试验过程复杂、周期长且对人力物力消耗巨大,因此,采用有限元的方法,从较为简单的边界条件出发,基于前述背景,针对钢结构柱抗火性能研究中的不足,本文对热轧与冷弯薄壁槽钢的影响,用迭代的方式得到高温下槽钢柱的极限承载力,以及在某一设计荷载下的耐火失效温度。
本文亦对纸孛鋈仍”诓鄹种约直鸾辛宋忍胨蔡目够鹗匝檠究,进一步观察其高温特性、变形模式,得到抗火极限承载力和失效温度的试验值;试验结果用于验证理论计算方法和为有限元模型提供必要的数据。借助有限元软件甅甅匀仍”诓鄹种惺的D猓捎肨的初始缺陷公式进行有限元建模,数值计算结果与理论解、试验值对比,误差较小,失效变形模式基本一致,验证了有限元方法可以较准确地模拟槽钢柱的抗火特性,得到较准确的抗火极限估计值,同时证明了理论方法的可靠性和合理性。采用有限元法和理论计算的方法对热轧薄壁槽钢柱的长细比、扭转刚度参数及截面的宽高比对其抗火性能的影响进行参数分析,得到了各种参数对热轧薄壁槽钢柱抗火性能的影响规律。针对冷弯薄壁槽钢柱,由于其较大的截面厚实性系数,在火灾或高温情况下,各种屈曲形式相互作用使得槽钢柱的抗火性能比普通钢构件的抗火性能差得多。本文从理论研究的方面,采用蚐分别提出的弹性畸变屈曲临界应力计算公式,考虑局部屈曲、畸变屈曲与整体屈曲同时发生情况,通过修正室温下的欧洲规范与英国规范:攵岳渫湫透质苎构辜募扑惴椒ǎ⒖悸歉呶滤致的材性恶化,得到了计算冷弯薄壁型钢柱的抗火极限计算公式,对比曼彻斯特大学等人的试验研究结果,四种方法均与试验结果吻合较好,通过进一步比较分析发现:采用岢龅幕淝俳缌扑愎叫拚分薰娣禘:,并考虑整体屈曲形式及钢材等级的影响,进而得到的新的剑蚱溆胧匝榈奈蟛绝对值最小,且结果偏安全,所以是最为适合计算冷弯薄壁槽钢柱抗火极限的方法,推关键词:抗火,热轧薄壁槽钢柱,轴向约束,弯曲扭转屈曲,冷弯薄壁槽钢柱,畸变屈曲,有限元,试验研究,参数分析荐使用,并对我国钢结构抗火设计提供参考。Ⅱ
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缈⋯:弋琳论文作者躲导师签名:兰兰笕晔抡鋈万月呼日论文独创性声明论文知识产权权属声明本人声明:本人所呈交的学位论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外,对论文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成本声明的法律责任由本人承担。本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品,知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时,署名单位仍然为长安大学。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑月彤果。
根据联合国。,