火災(zāi)作用下鋼異形柱局部穩(wěn)定性能的研究.pdf

1、對鋼異形柱而言，兼?zhèn)淞顺休d能力高、截面小、抗震性能好、建筑美觀等優(yōu)點，但與型鋼混凝土異形柱相比，失去混凝土保護(hù)的鋼材，在火災(zāi)作用下其強度、彈性模量等基本力學(xué)性能指標(biāo)急劇下降，加之鋼異形柱是截面不規(guī)則的開口薄壁桿件，受火面積大，較傳統(tǒng)的軋制型鋼柱而言，鋼異形柱的抗火性能更應(yīng)值得關(guān)注。
　　鋼異形柱是該結(jié)構(gòu)體系主要的承重構(gòu)件，鋼異形柱的穩(wěn)定性能直接決定了建筑的安全性，鋼異形柱的失穩(wěn)方式有整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)，要想發(fā)揮銅異形柱的最佳力學(xué)性

2、能，就要確保鋼異形柱在發(fā)生整體失穩(wěn)之前不發(fā)生局部屈曲，因此，控制好影響鋼異形柱局部穩(wěn)定的因素，對整個建筑的安全至關(guān)重要。
　　針對上述因素，本文通過對9根H型截面鋼柱進(jìn)行火災(zāi)試驗、數(shù)值模擬分析來研究其在火災(zāi)下的局部穩(wěn)定性能。
　　常溫下鋼材的物理性質(zhì)及力學(xué)性能較為穩(wěn)定，在進(jìn)行構(gòu)件加工前預(yù)留出三種不同厚度鋼板的“狗骨”試件，進(jìn)行拉伸試驗得到鋼材的屈服強度fy、彈性模量E等主要力學(xué)性能指標(biāo)，以便計算得到高溫下鋼材的主要力學(xué)性能指

3、標(biāo)進(jìn)行理論計算。
　　焊接殘余應(yīng)力作為主要初始缺陷對H型截面鋼柱的影響不可忽略，且其分布規(guī)律與板件尺寸有關(guān)，因此有必要測試本批次構(gòu)件焊接殘余應(yīng)力的分布規(guī)律，以便使數(shù)值模擬分析結(jié)果更具真實性，在構(gòu)件加工過程中，采用相同工藝加工3根H型截面鋼柱用于焊接殘余應(yīng)力的測試。
　　對9根H型截面鋼柱進(jìn)行受火試驗，試驗前對構(gòu)件施加一定初始荷載，并在整個過程中維持不變。在整個受火過程中時刻觀察并記錄構(gòu)件的試驗現(xiàn)象，測試板件的變形量、構(gòu)件的軸

4、向變形及水平火災(zāi)爐與板件自身的升溫變化規(guī)律。Z1～Z3腹板溫度升高速度及變形增加速度均大于翼緣板，腹板先于翼緣板屈曲;Z4～Z6翼緣板溫度升高速度及變形增加速度均大于腹板，翼緣板先于腹板屈曲;Z7～Z9翼緣板及腹板并未同時發(fā)生屈曲且板件屈曲的順序不確定。
　　利用ANSYS對與試驗相同尺寸的9根H型截面鋼柱進(jìn)行有限元模擬，將所得數(shù)據(jù)與試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，得到H型截面鋼柱在火災(zāi)下的局部穩(wěn)定性能。通過分析數(shù)據(jù)得到高溫下H型截面鋼柱發(fā)生局