約束鋼梁在升溫段和降溫段的反應(yīng)及梁柱節(jié)點(diǎn)的破壞研究.pdf

1、鋼結(jié)構(gòu)抗火的目的是使結(jié)構(gòu)在火災(zāi)發(fā)生后一定的時(shí)間內(nèi)免于倒塌，以保證建筑物內(nèi)人員安全撤離及消防隊(duì)有充足時(shí)間滅火。由于確定一結(jié)構(gòu)在火災(zāi)下的整體穩(wěn)定性存在相當(dāng)?shù)碾y度，目前國(guó)內(nèi)外規(guī)范都是通過(guò)保證單獨(dú)構(gòu)件在火災(zāi)下的穩(wěn)定來(lái)確保整體結(jié)構(gòu)在火災(zāi)下的安全。最初的鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)以基于試驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法為主，由于該方法存在一系列的不足，鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)方法逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榛谟?jì)算的設(shè)計(jì)方法。不管是基于試驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法，還是基于計(jì)算的設(shè)計(jì)方法，都是將構(gòu)件從整體結(jié)構(gòu)中分離出來(lái)，

2、獨(dú)立的進(jìn)行抗火設(shè)計(jì)，通過(guò)保證單獨(dú)構(gòu)件火災(zāi)下的承載能力來(lái)確保整體結(jié)構(gòu)在火災(zāi)下的安全。隨著鋼結(jié)構(gòu)抗火研究的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外越來(lái)愈多的研究者對(duì)這一方法提出質(zhì)疑，因?yàn)閱为?dú)構(gòu)件的受力狀態(tài)及約束條件與實(shí)際結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件有很大不同，整體結(jié)構(gòu)不僅對(duì)構(gòu)件存在約束，而且構(gòu)件對(duì)整體結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生反作用，因而以單獨(dú)構(gòu)件的火災(zāi)反應(yīng)來(lái)代表實(shí)際結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的火災(zāi)反應(yīng)，進(jìn)而據(jù)此評(píng)估火災(zāi)下整體結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定性就會(huì)有很大誤差。 對(duì)火災(zāi)下受約束鋼構(gòu)件的研究基本上始于上個(gè)世紀(jì)9

3、0年代中期。在這十多年中，已經(jīng)取得了一些成果，例如可以采用有限元方法較好的模擬約束鋼梁在火災(zāi)下的反應(yīng)、進(jìn)行參數(shù)分析，提出了簡(jiǎn)化的分析理論，但是在有些方面仍有些不足或研究空白，本文即在前人研究的基礎(chǔ)上，對(duì)約束鋼梁的研究做了一些補(bǔ)充，主要如下： (1)以前約束鋼梁的分析理論中，由于模型中截面應(yīng)力發(fā)展在彈性段向塑性段轉(zhuǎn)變時(shí)有突變，使梁的變化在彈性段與塑性段不連續(xù)，本文提出了連續(xù)過(guò)渡的應(yīng)力應(yīng)變發(fā)展理論，解決了這一問(wèn)題； (2)約

4、束鋼梁自身的剛度，對(duì)約束鋼梁的反應(yīng)有重要影響，但目前約束鋼梁的分析理論中，未能很好的考慮約束鋼梁自身剛度的變化。本文根據(jù)曲梁的變形特點(diǎn)和虛功原理，分析了約束鋼梁自身剛度的變化過(guò)程。 (3)以前的研究中，還未見(jiàn)有文獻(xiàn)對(duì)火災(zāi)下約束鋼梁局部屈曲的問(wèn)題進(jìn)行研究，然而，局部屈曲對(duì)梁內(nèi)軸力變化有很大影響，本文根據(jù)彈塑性屈曲理論，對(duì)此進(jìn)行了分析，填補(bǔ)了空白。 (4)以前的研究中，還未見(jiàn)有文獻(xiàn)對(duì)約束鋼梁在降溫段的反應(yīng)進(jìn)行研究。作者對(duì)此進(jìn)

5、行了理論研究和試驗(yàn)研究。研究表明在降溫段約束鋼梁內(nèi)會(huì)產(chǎn)生很大的軸向拉力，影響鋼梁內(nèi)力分布，對(duì)梁端節(jié)點(diǎn)的安全也有很大影響。 (5)目前的設(shè)計(jì)方法中，從不考慮梁內(nèi)軸向拉力對(duì)梁端節(jié)點(diǎn)的影響，而實(shí)際上在降溫段約束鋼梁內(nèi)會(huì)產(chǎn)生很大軸力，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)不考慮此軸力影響將造成很大的安全隱患，本文對(duì)此進(jìn)行了研究，并提出了較實(shí)用的設(shè)計(jì)方法。 針對(duì)以上問(wèn)題和不足，作者提出了新的分析理論和方法，并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。采用本文理論，分析了約束剛度、荷載比、