文档介绍：摘要关键词:钢结构抗火非线性有限元温度一结构耦合分析随着中国经济的发展和综合国力的提高,我国的钢结构建筑如雨后春笋般迅速发展。由于钢结构具有施工速度快、抗震性能好、绿色环保、经济效益好等优点,所以越来越多地占据了超高层、大空间等大型建筑市场。钢材虽然是非燃烧物质,但耐火性能差,钢材的力学性能随温度升高变化显著。由于钢材的强度随温度的升高而降低,在高温下可以造成结构的承载能力丧失,而其良好的导热性也将助长热量的蔓延。在高温情况下,钢材还会发生高温蠕变和松弛效应。钢结构建筑~旦发生火灾,将会在较短时间内达到承载极限状态直至坍塌。所以,研究钢结构在高温下的受力性能就显得十分重要。本文运用基于计算的结构抗火设计方法,利用热传导理论和结构分析理论,使用邢拊H砑惺的D猓扑愀纸峁构辜驼蹇蚣茉诟呶孪碌氖力性能和变形。本文的主要内容包括:樯芰舜妊У幕驹砗透植牡娜任锢硖匦缘嚷畚纳婕暗南喙夭訪的试验进行了有限元模拟,并将试验结果和有限元结果进行了对比分析,验证了有限元分析的有效性;芯苛嗽际至旱目够鹦阅埽治隽诵透忠碓悼砗癖萰腹板高厚比、轴向约束和转动约束刚度等因素的影响。研究发现,翼缘宽厚比越大,钢梁屈曲时的温度越低,梁轴力的极值越小;轴向刚度越大,钢梁发生屈曲时的温度越低,轴向压力极值越大;转动刚度越小,轴力增长越快,轴力的极值越大,发生屈曲越早;芯苛烁种目够鹦阅埽治隽撕稍乇群筒煌呓缭际纫蛩氐挠跋欤研究发现,钢柱的破坏形式为沿弱轴的整体失稳破坏。两端铰接钢柱的抗火性能要弱于一端铰接一端固接钢柱的抗火性能;芯苛烁挚蚣艿目够鹦阅埽治隽丝蚣芰汉涂蚣苤诟呶孪碌南嗷プ用。研究发现,钢框架的破坏形式为钢柱的受压屈曲破坏,位置在梁柱节点的下方。破坏时框架柱沿其弱轴发生失稳,框架整体有平面外的变形。框架梁由于热膨胀作用,将给框架柱侧向推力。而框架柱在温度较低时,自身刚度较大,也将限制梁的热膨胀变形。本文通过有限元分析,总结了高温下不同条件对钢结构构件和整体框架抗火性能的影响,为今后的钢结构抗火性能研究提供了有价值的参考。数;
烤,琣.,’.,甀...,.瑃,.琲,,瑃...疭,。瑃。’;’皇曼曼皇量曼曼鼍曼舅量量舅量曼量曼璺量量曼曼皇曼曼曼曼曼鲁曼曼量皇量鼍曼皇量曼曼曼曼曼曼皇曼舅皇曼曼曼舅曼曼曼曼曼曼量曼舅曼皇曼曼璺一Ⅱ
簊北京工业大学工学硕士学位论文吖.,..琭猺琻砧.’,;,琹.,—仟,猻一Ⅳ一
签名缝签名:燧导师签名:磁星独创性声明关于论文使用授权的说明人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得叭跣┨没蚱渌逃本人完全了解咳跣┨糜泄乇A簟⑹褂醚宦畚牡墓娑ǎ矗貉S腥本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑
第一章绪论研究背景及意义随着中国经济的发展和综合国力的提高,钢材的产量有了飞速的发展。自年以来,我国的钢产量一直位列世界的首位,年更达纪录的吨。我国对于钢结构发展的政策,也从“限制使用”改为积极合理地推广应用。由于施工快、抗震性能好、绿色环保、经济效益好等特点,钢结构建筑不断涌现,且越来越多地占据了超高层、大空间等大型建筑市场。钢材虽然是非燃烧物质,但也有其致命的缺陷,耐火性能差。火灾高温对钢材的力学性能产生显著的影响。由于钢材的热膨胀系数很高,在高温下可能造成结构的承载能力丧失,而其良好的导热性也将助长热量的蔓延。研究发现,普通钢材的屈服强度和弹性模量随温度的升高而降低,且其屈服台阶也随之变小。当结构温度达到、仁保植牡那慷确直鹣陆///3之外,在高温情况下,钢材还会发生高温蠕变和松弛效应。所以,钢结构建筑一旦发生火灾,将会在较短时间内达到承载极限状态甚至坍塌,给人民的生命及财产安全造成巨大的危害。当钢结构建筑采用无防火保护措施时,一旦发生火灾,结构很容易遭到破坏。例如,年美国蒙哥马利市的某饭店发生火灾,钢结构屋顶被烧塌;年美国层的纽约第一贸易办公大楼发生火灾,楼盖钢梁被烧扭曲笥遥年英国一幢多层钢结构建筑在施工阶段发生火灾,造成钢梁、钢柱和楼盖钢桁架的严重破坏;年我方米的库房倒塌;年江苏省昆山市的一轻钢结构厂房发生火灾,平方米的厂房倒塌;年,北京某家具城发生火灾,造成该建筑纸峁整体倒塌。与此同时,建筑火灾造成的间接经济损失也是巨大的。建筑物发生火灾后,如果造成主体结构的破坏,将会给救火和人员逃生造成极大的困难,同时也加大了建筑物的修复难度。对一