高溫（火災）下鋼框架關鍵構件受力特性與判定準則研究.pdf

1、鋼結構之所以被廣泛的應用于各種基礎設施建設，是因為相較于其它形式的結構體系，鋼結構具有強度高、質量輕、空間跨度大且可以靈活布置等優(yōu)點。然而，其與鋼筋混凝土結構、砌體結構等耐火結構相比，鋼結構材料的耐火性能較差。特別是在高溫（火災）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)生火災就有可能造成嚴重的破壞甚至引起整體結構的坍塌，這種致命的缺陷大大影響了鋼框架結構在高溫（火災）環(huán)境下的正常使用。本文基于高溫（火災）下鋼框架

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

3、邊梁處，由應力重分布原理可知，一旦其破壞對剩余結構產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構的關鍵構件。利用 ANSYS有限元軟件三維實體建模并在初判關鍵構件上施加溫度場進行熱力耦合分析，從而對關鍵構件進一步判定；③進行了較為系統(tǒng)的高溫（火災）下鋼框架關鍵構件的受力分析，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、力耦合單元進行溫度應力計算和力學性能分析。
　　分析表明：①鋼框架整體結構的關鍵構件位于底層中柱，其所承受的平均應力比最大，破壞后對周圍構件產生的影響也最大；②鋼框架關鍵構件對整體結構的抗火性能起著至關重要的作用，應重點進行防火保護，如可以選用鋼筋混凝土、鋼管混凝土柱等耐火柱的結構形式；③鋼梁對結構的抗火性能影響不大，可適當減少防火保護。
　　通過對高溫（火災）下鋼框架關鍵構件受力特性分析與判定準則研究，希望能為今后的鋼框架