高溫（火災(zāi)）下鋼框架關(guān)鍵構(gòu)件受力特性與判定準(zhǔn)則研究.pdf

1、鋼結(jié)構(gòu)之所以被廣泛的應(yīng)用于各種基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，是因?yàn)橄噍^于其它形式的結(jié)構(gòu)體系，鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、空間跨度大且可以靈活布置等優(yōu)點(diǎn)。然而，其與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)等耐火結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)材料的耐火性能較差。特別是在高溫（火災(zāi)）環(huán)境下，鋼材的彈性模量等材料特性隨著溫度的升高而迅速降低，一旦發(fā)生火災(zāi)就有可能造成嚴(yán)重的破壞甚至引起整體結(jié)構(gòu)的坍塌，這種致命的缺陷大大影響了鋼框架結(jié)構(gòu)在高溫（火災(zāi)）環(huán)境下的正常使用。本文基于高溫（火災(zāi)）下鋼框架

2、關(guān)鍵構(gòu)件的受力分析，從而提出了判別鋼框架關(guān)鍵構(gòu)件的一種簡便方法。
　　本文主要做了以下研究工作：①對已有的國內(nèi)外研究成果進(jìn)行了歸納總結(jié)，對高溫（火災(zāi)）下鋼材的性能進(jìn)行了對比分析，得出了如何選擇適用于高溫（火災(zāi)）下鋼框架結(jié)構(gòu)的材料特性參數(shù)；②將所有的梁、柱構(gòu)件編號后，在常溫下對鋼框架整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力分析從而得到每一梁、柱構(gòu)件的平均應(yīng)力比，通過比較得出所有的柱構(gòu)件平均應(yīng)力比最大值出現(xiàn)在底層中柱處，所有的梁構(gòu)件平均應(yīng)力比最大值出現(xiàn)在底層

3、邊梁處，由應(yīng)力重分布原理可知，一旦其破壞對剩余結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不安全性影響也就越高，故將底層中柱和底層邊梁分別初步判定為鋼框架結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵構(gòu)件。利用 ANSYS有限元軟件三維實(shí)體建模并在初判關(guān)鍵構(gòu)件上施加溫度場進(jìn)行熱力耦合分析，從而對關(guān)鍵構(gòu)件進(jìn)一步判定；③進(jìn)行了較為系統(tǒng)的高溫（火災(zāi)）下鋼框架關(guān)鍵構(gòu)件的受力分析，采用了材料非線性和幾何非線性的分析研究方法，以ISO834溫度-時間曲線模擬火災(zāi)的升溫情況，并采用大型有限元分析軟件ANSYS中的三維熱

4、力耦合單元進(jìn)行溫度應(yīng)力計算和力學(xué)性能分析。
　　分析表明：①鋼框架整體結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵構(gòu)件位于底層中柱，其所承受的平均應(yīng)力比最大，破壞后對周圍構(gòu)件產(chǎn)生的影響也最大；②鋼框架關(guān)鍵構(gòu)件對整體結(jié)構(gòu)的抗火性能起著至關(guān)重要的作用，應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行防火保護(hù)，如可以選用鋼筋混凝土、鋼管混凝土柱等耐火柱的結(jié)構(gòu)形式；③鋼梁對結(jié)構(gòu)的抗火性能影響不大，可適當(dāng)減少防火保護(hù)。
　　通過對高溫（火災(zāi)）下鋼框架關(guān)鍵構(gòu)件受力特性分析與判定準(zhǔn)則研究，希望能為今后的鋼框架