不同升溫條件下鋼框架火災(zāi)性能的模擬研究
發(fā)布時(shí)間：2020-07-10 15:17
【摘要】： 采用大型通用有限元分析軟件ANSYS對(duì)不同升溫條件下整體鋼框架火災(zāi)性能進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,考慮了材料非線性、幾何非線性及接觸非線性等多種非線性因素的影響,試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了分析模型的正確性和可靠性。用非線性有限元分析方法及彈塑性力學(xué)理論分析了升溫條件對(duì)破壞模式及變形的影響,根據(jù)分析結(jié)果提出了一些對(duì)于今后設(shè)計(jì)有參考意義的建議。 1.分析了升溫條件對(duì)四面受火H型截面鋼柱抗火能力的影響。 對(duì)H型截面鋼柱進(jìn)行了特征值屈曲分析,判斷其火災(zāi)下的失穩(wěn)模態(tài);在特征值屈曲分析的基礎(chǔ)上,進(jìn)行非線性屈曲計(jì)算,考慮了初始缺陷的影響,更加準(zhǔn)確地反映出鋼柱的抗火性能;研究了升溫條件對(duì)鋼柱抗火性能的影響。 研究結(jié)果表明:升溫條件對(duì)四面受火鋼柱的失穩(wěn)模式影響沒(méi)有影響,但對(duì)其撓度和軸向變形有一定影響。 2.分析了火災(zāi)中升溫條件對(duì)整體鋼框架性能的影響。 對(duì)整體鋼框架進(jìn)行了有限元分析。梁柱采用半剛性連接。比較了不同升溫條件下,整體鋼框架的破壞模式,梁的中跨撓度、柱的豎向變形、柱的側(cè)向變形以及混凝土樓板的變形。 研究結(jié)果表明:升溫條件對(duì)其破壞模式影響不大,但對(duì)梁的中跨撓度、柱的豎向變形、柱的側(cè)向變形以及混凝土樓板的變形有一定影響。
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TG142.15
【圖文】：
2）第二類邊界條件是指物體邊界上的熱流密度已知，即：g( x,y,z)nTk = （式中 q 為已知熱流密度（常數(shù)）；g(x,y,z)為已知熱流密度函數(shù)。3）第三類邊界條件是指物體相接觸流體介質(zhì)的溫度和換熱系數(shù)已知，即= Γ Γ|()|fTTnTk α（式中：Tf為流體介質(zhì)的溫度、α 為換熱系數(shù)，可以是常數(shù)，也可以是隨時(shí)間數(shù)。始條件是指熱傳導(dǎo)過(guò)程開(kāi)始時(shí)物體在整個(gè)區(qū)域所具有的溫度為已知值，即0( , )t x y== （式中：T0是已知常數(shù)，表示物體初始溫度已知； ( x , y)是已知函數(shù)，表示是非均勻的。 熱空氣和構(gòu)件間的傳熱和構(gòu)件之間的熱傳遞包括兩部分：熱對(duì)流和熱輻射[28]。
的不考慮強(qiáng)化的單向應(yīng)力作用下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為基礎(chǔ)(圖3-1 所示)建立高溫下鋼材、高強(qiáng)度螺栓的應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系。高溫下的屈服強(qiáng)度、比例極限、彈性模量根據(jù)表 3-3 選取。表 3-3 本文采用的高溫下鋼材的強(qiáng)度和初始彈性模量折減系數(shù)結(jié)構(gòu)鋼力學(xué)性能折減系數(shù)溫度（℃）屈服強(qiáng)度yTyf /f比例極限pTyf /f彈性模量EET/20 1.000 1.000 1.000100 0.963 0.963 1.000200 0.900 0.726 0.900300 0.782 0.479 0.800400 0.699 0.294 0.700500 0.592 0.273 0.600600 0.396 0.152 0.310700 0.224 0.073 0.130800 0.110 0.050 0.090900 0.060 0.0375 0.06751000 0.040 0.025 0.0451100 0.020 0.0125 0.02251200 0.000 0.000 0.0003.3.4 高溫下結(jié)構(gòu)鋼的熱膨脹系數(shù)ECCS給出的結(jié)構(gòu)鋼熱膨脹與溫升關(guān)系得擬合公式為[46]：82540.4101.210310 =×Δ+×Δ ×ΔTTll(3-16)式中： Δl -溫度升高引起的構(gòu)件的伸長(zhǎng)，m ；l -升溫前構(gòu)件的長(zhǎng)度， m ；ECCS建議和歐洲規(guī)范EUROCODE3采用的平均熱膨脹系數(shù)為：51.410 =× ΔΔ=lTlas(3-17)
真實(shí)燃燒實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了模擬。研究單根鋼結(jié)構(gòu)柱受火,而與其相連的鋼梁保持室溫(20°C),并且該鋼梁對(duì)受火的鋼結(jié)構(gòu)柱進(jìn)行軸向約束,圖4-1為火災(zāi)時(shí),鋼柱受軸向荷載N的作用且有軸向約束的力學(xué)模型,該彈簧剛度由與柱端 B 相連的鋼梁提供。
本文編號(hào)：2749090
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TG142.15
【圖文】：
2）第二類邊界條件是指物體邊界上的熱流密度已知，即：g( x,y,z)nTk = （式中 q 為已知熱流密度（常數(shù)）；g(x,y,z)為已知熱流密度函數(shù)。3）第三類邊界條件是指物體相接觸流體介質(zhì)的溫度和換熱系數(shù)已知，即= Γ Γ|()|fTTnTk α（式中：Tf為流體介質(zhì)的溫度、α 為換熱系數(shù)，可以是常數(shù)，也可以是隨時(shí)間數(shù)。始條件是指熱傳導(dǎo)過(guò)程開(kāi)始時(shí)物體在整個(gè)區(qū)域所具有的溫度為已知值，即0( , )t x y== （式中：T0是已知常數(shù)，表示物體初始溫度已知； ( x , y)是已知函數(shù)，表示是非均勻的。 熱空氣和構(gòu)件間的傳熱和構(gòu)件之間的熱傳遞包括兩部分：熱對(duì)流和熱輻射[28]。
的不考慮強(qiáng)化的單向應(yīng)力作用下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為基礎(chǔ)(圖3-1 所示)建立高溫下鋼材、高強(qiáng)度螺栓的應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系。高溫下的屈服強(qiáng)度、比例極限、彈性模量根據(jù)表 3-3 選取。表 3-3 本文采用的高溫下鋼材的強(qiáng)度和初始彈性模量折減系數(shù)結(jié)構(gòu)鋼力學(xué)性能折減系數(shù)溫度（℃）屈服強(qiáng)度yTyf /f比例極限pTyf /f彈性模量EET/20 1.000 1.000 1.000100 0.963 0.963 1.000200 0.900 0.726 0.900300 0.782 0.479 0.800400 0.699 0.294 0.700500 0.592 0.273 0.600600 0.396 0.152 0.310700 0.224 0.073 0.130800 0.110 0.050 0.090900 0.060 0.0375 0.06751000 0.040 0.025 0.0451100 0.020 0.0125 0.02251200 0.000 0.000 0.0003.3.4 高溫下結(jié)構(gòu)鋼的熱膨脹系數(shù)ECCS給出的結(jié)構(gòu)鋼熱膨脹與溫升關(guān)系得擬合公式為[46]：82540.4101.210310 =×Δ+×Δ ×ΔTTll(3-16)式中： Δl -溫度升高引起的構(gòu)件的伸長(zhǎng)，m ；l -升溫前構(gòu)件的長(zhǎng)度， m ；ECCS建議和歐洲規(guī)范EUROCODE3采用的平均熱膨脹系數(shù)為：51.410 =× ΔΔ=lTlas(3-17)
真實(shí)燃燒實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了模擬。研究單根鋼結(jié)構(gòu)柱受火,而與其相連的鋼梁保持室溫(20°C),并且該鋼梁對(duì)受火的鋼結(jié)構(gòu)柱進(jìn)行軸向約束,圖4-1為火災(zāi)時(shí),鋼柱受軸向荷載N的作用且有軸向約束的力學(xué)模型,該彈簧剛度由與柱端 B 相連的鋼梁提供。
【相似文獻(xiàn)】
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1 李國(guó)強(qiáng);不同升溫條件下鋼框架火災(zāi)性能的模擬研究[D];天津理工大學(xué);2009年
本文編號(hào)：2749090
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