發(fā)布時(shí)間：2020-11-09 16:15

　　 目前,通常以恒定邊界條件下單個(gè)構(gòu)件抗火試驗(yàn)研究結(jié)構(gòu)火災(zāi)荷載的響應(yīng),這種試驗(yàn)方法相對(duì)容易且經(jīng)濟(jì),但邊界條件不能與真實(shí)情況相符。整體結(jié)構(gòu)抗火試驗(yàn)是研究結(jié)構(gòu)抗火性能的另一種方法,該方法考慮到真實(shí)的邊界條件,結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確,但成本過(guò)高�？够鸹旌显囼�(yàn)方法結(jié)合單個(gè)構(gòu)件抗火試驗(yàn)方法和整體結(jié)構(gòu)抗火試驗(yàn)方法的優(yōu)點(diǎn),將整體結(jié)構(gòu)分成數(shù)值子結(jié)構(gòu)和試驗(yàn)子結(jié)構(gòu),在考慮周圍構(gòu)件約束作用的同時(shí)對(duì)試驗(yàn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行真實(shí)火災(zāi)試驗(yàn),數(shù)值子結(jié)構(gòu)利用大型有限元軟件進(jìn)行數(shù)值模擬,試驗(yàn)子結(jié)構(gòu)和數(shù)值子結(jié)構(gòu)之間通過(guò)邊界條件和數(shù)據(jù)交換來(lái)滿足力學(xué)平衡和邊界協(xié)調(diào),充分利用現(xiàn)有試驗(yàn)設(shè)備,以考慮約束條件的子結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法完成整體結(jié)構(gòu)火災(zāi)試驗(yàn),得到更具可靠性的整體結(jié)構(gòu)抗火性能。本文主要內(nèi)容如下:(1)介紹了結(jié)構(gòu)抗火分析中一些基礎(chǔ)理論知識(shí)。一方面介紹了傳熱學(xué)基本原理和材料熱工參數(shù),對(duì)不同的參數(shù)進(jìn)行選取并運(yùn)用于抗火性能分析中;另一方面闡述了抗火混合試驗(yàn)基本原理與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,整理了抗火混合試驗(yàn)基本步驟,為結(jié)構(gòu)抗火性能研究奠定基礎(chǔ)。(2)利用有限元分析方法模擬抗火混合試驗(yàn)過(guò)程。以鋼框架為整體結(jié)構(gòu),選取中柱為試驗(yàn)子結(jié)構(gòu),剩余部分為數(shù)值子結(jié)構(gòu),進(jìn)行抗火混合試驗(yàn),試驗(yàn)過(guò)程中控制子結(jié)構(gòu)的邊界條件實(shí)時(shí)交互,控制結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)過(guò)程中的平衡與協(xié)調(diào),驗(yàn)證抗火混合試驗(yàn)的可行性。(3)研究抗火混合試驗(yàn)方法的適用條件�？够鸹旌显囼�(yàn)中試驗(yàn)子結(jié)構(gòu)和數(shù)值子結(jié)構(gòu)的邊界條件包括約束和界面條件。根據(jù)約束條件的數(shù)量不同將子結(jié)構(gòu)分成四種情況,分別進(jìn)行抗火混合試驗(yàn),以便更好地理解約束條件的數(shù)量如何影響抗火混合試驗(yàn)過(guò)程。(4)研究在不同區(qū)域受火作用時(shí)整體結(jié)構(gòu)的破壞情況。將抗火混合試驗(yàn)方法應(yīng)用于多層鋼框架,火災(zāi)區(qū)域分成六個(gè)區(qū)域,研究在不同區(qū)域發(fā)生火災(zāi)時(shí)鋼框架結(jié)構(gòu)的破壞情況,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)比,得出不同區(qū)域發(fā)生火災(zāi)對(duì)整體結(jié)構(gòu)的影響大小。
【學(xué)位單位】：蘇州科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TU391;TU352.5
【部分圖文】：

圖 1- 9 約束 Q460 鋼柱破壞情況同濟(jì)大學(xué)李國(guó)強(qiáng)，王培軍，王永昌[13,14]在抗火試驗(yàn)爐中進(jìn)行了約束鋼柱試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中以鋼柱所受約束的剛度為試驗(yàn)變化參數(shù)并測(cè)量鋼柱溫度、位移和殘余變形。在進(jìn)行試驗(yàn)的同時(shí)，利用有限元軟件進(jìn)行了同等條件下鋼柱的數(shù)值模擬分析。試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)兩者吻合較好，利用有限元軟件研究約束鋼柱抗火性能時(shí)能夠得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果，大大降低試驗(yàn)成本。如圖 1-10、1-11 為約束鋼柱殘余變形與有限元模型。研究了約束鋼柱在軸力和彎矩共同作用下的抗火性能。對(duì)軸力-溫度曲線，跨中彎矩-溫度曲線進(jìn)行分析，對(duì)有無(wú)約束鋼柱分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得到鋼柱的破壞溫度和屈曲溫度差異。經(jīng)過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析發(fā)現(xiàn)，在約束鋼柱屈曲以前，軸力逐漸增加，彎矩變化小，而在屈曲后，彎矩變化急劇增大，軸向荷載比和彎矩荷載比越大約束鋼柱的破壞溫度越小，端部彎矩比對(duì)約束鋼柱的破壞溫度影響較小。同時(shí)還對(duì)鋼柱的抗火設(shè)計(jì)方法[15-17]等內(nèi)容進(jìn)行了相關(guān)研究，為結(jié)構(gòu)的抗火設(shè)計(jì)提供了充分的理論基礎(chǔ)。如圖 1-12 所示為約束鋼柱破壞溫度與屈曲溫度的關(guān)系。

圖 1- 9 約束 Q460 鋼柱破壞情況李國(guó)強(qiáng)，王培軍，王永昌[13,14]在抗火試驗(yàn)爐中進(jìn)行了鋼柱所受約束的剛度為試驗(yàn)變化參數(shù)并測(cè)量鋼柱溫度驗(yàn)的同時(shí)，利用有限元軟件進(jìn)行了同等條件下鋼柱的值模擬結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)兩者吻合較好，利用有限元軟件得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果，大大降低試驗(yàn)成本。如圖 1-1有限元模型。研究了約束鋼柱在軸力和彎矩共同作用曲線，跨中彎矩-溫度曲線進(jìn)行分析，對(duì)有無(wú)約束鋼柱的破壞溫度和屈曲溫度差異。經(jīng)過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析軸力逐漸增加，彎矩變化小，而在屈曲后，彎矩變化荷載比越大約束鋼柱的破壞溫度越小，端部彎矩比對(duì)。同時(shí)還對(duì)鋼柱的抗火設(shè)計(jì)方法[15-17]等內(nèi)容進(jìn)行了相供了充分的理論基礎(chǔ)。如圖 1-12 所示為約束鋼柱破壞

約束鋼柱有限元模型
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2876670