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H型截面钢框架抗火性能的试验研究及非线性有限元分析

本文利用自行研制的火灾试验炉,对H型截面钢梁、钢柱、钢节点、钢框架进行了抗火性能的足尺试验研究。H型截面钢梁抗火性能的试验研究中对14根钢梁进行三面受火试验,考虑边界条件、跨度和所受荷载大小三个影响因素。通过试验得出了钢梁的温度场分布、变形、轴向约束力和连接弯矩的变化规律。试验结果表明:H型截面钢梁在火灾作用下发生了局部屈曲和弯扭屈曲现象;边界条件对H型截面钢梁的抗火性能有明显影响;半刚性连接和柔性连接钢梁进入大变形阶段后,轴向约束压力变为轴向约束拉力,轴向拉力有阻止钢梁自身进一步变形的作用,即发生了悬链线作用。H型截面钢柱抗火性能的试验研究中对10根钢柱进行四面受火试验,考虑边界条件、所受外加荷载大小、是否受到轴向约束和是否偏心受压四个影响因素。通过试验得出了钢柱的侧向变形、轴向变形和轴向约束力的变化规律。试验结果表明:火灾下,钢柱发生弯扭失稳破坏;钢柱所受的外加荷载越大极限温度越低;边界条件对钢柱抗火性能有一定影响;限制轴向  (本文共149页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东科技大学
山东科技大学

钢框架在高温作用下的非线性有限元分析

钢结构因其质量轻、强度高、施工周期短等优势在近些年来得到了快速的发展,然而钢结构不耐火的特点使其在遭遇火灾的时候短时间内就会出现力学性能的严重下降,发生严重的破坏,给人民的生命财产造成巨大的损失。国内一般采用的基于试验的构件抗火设计方法不能够模拟构件在整体结构中的荷载分布、大小以及端部约束情况的影响,因此,研究钢框架整体的抗火具有十分重要的现实意义。本论文在查阅大量国内外相关文献资料的基础上,回顾了国内外火灾造成的危害,论述了结构抗火的国内外研究概况,以钢框架为研究对象,根据传热学原理和相关力学知识,利用大型通用有限元分析软件ANSYS研究了其在火灾作用下的温度分布与力学响应,得出了结构破坏的时间,比较真实地反应了结构的抗火性能,并将分析结果与其他相关文献进行了对比,进一步验证了本文结论的正确性。研究结果表明,钢框架的梁柱节点以及柱脚等部位是钢框架火灾作用下的薄弱环节,应加强保护。本文的研究成果为结构整体的抗火性能的研究以及钢结...  (本文共128页) 本文目录 | 阅读全文>>

安徽建筑大学
安徽建筑大学

火灾下钢框架结构力学特性分析

钢结构由于自身诸多的优点,越来越广泛的应用于我国建筑工程领域。但由于建筑结构钢材的耐火性能差,在火灾下钢材的力学性能将随着温度的升高而显著降低,致使钢结构在火灾下破坏十分严重,因此研究火灾下钢结构的力学行为将具有重要的意义。国内外学者对钢结构单独构件进行大量的抗火试验和理论研究并取得了一系列的成果。但在实际火灾中发现建筑结构整体力学性能与单根构件在火灾下力学性能有很大的不同,这引起了国内外研究者的关注。近年来对火灾下结构整体性能研究得到了充分重视,进行了大量试验和数值分析,但这些研究分析并未给出系统的理论解释。本文通过有限元数值计算和一阶理论计算进行对比分析,研究钢框架结构在火灾下的力学行为及其原因,主要研究内容如下:1、通过对火灾下钢材力学性能变化,根据一阶分析理论推导出火灾下钢框架理论计算公式,分析了钢框架在火灾过程中存在内力重分布现象,并阐述了火灾下钢框架力学行为。2、采用本文确定的模型,通过有限元数值方法分析火灾全过程中...  (本文共87页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津理工大学
天津理工大学

不同升温条件下钢框架火灾性能的模拟研究

采用大型通用有限元分析软件ANSYS对不同升温条件下整体钢框架火灾性能进行了数值模拟分析,考虑了材料非线性、几何非线性及接触非线性等多种非线性因素的影响,试验结果验证了分析模型的正确性和可靠性。用非线性有限元分析方法及弹塑性力学理论分析了升温条件对破坏模式及变形的影响,根据分析结果提出了一些对于今后设计有参考意义的建议。1.分析了升温条件对四面受火H型截面钢柱抗火能力的影响。对H型截面钢柱进行了特征值屈曲分析,判断其火灾下的失稳模态;在特征值屈曲分析的基础上,进行非线性屈曲计算,考虑了初始缺陷的影响,更加准确地反映出钢柱的抗火性能;研究了升温条件对钢柱抗火性能的影响。研究结果表明:升温条件对四面受火钢柱的失稳模式影响没有影响,但对其挠度和轴向变形有一定影响。2.分析了火灾中升温条件对整体钢框架性能的影响。对整体钢框架进行了有限元分析。梁柱采用半刚性连接。比较了不同升温条件下,整体钢框架的破坏模式,梁的中跨挠度、柱的竖向变形、柱的...  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>

上海交通大学
上海交通大学

钢框架结构火灾反应分析及其模拟系统

钢结构以其突出的优点在建筑领域中得到迅速发展,随着其应用范围的逐渐扩大,钢材不耐火的缺陷也越来越受到人们的关注。20世纪80年代以来,国内外学者围绕钢结构抗火性能这一课题开展了一系列工作,但多数是针对钢构件在升温路径的研究。实际上,钢结构整体的抗火性能与单个构件相比有很大区别,而且钢结构在火灾过程中会受到升温、降温、加载、卸载不同组合的交替作用,基于单一路径的构件研究不能精确反应钢结构在火灾中的实际性能,有必要探索结构整体在多路径条件下的性能。基于以上原因,本文以钢结构整体为研究对象,对其在不同温度-荷载条件下的性能反应进行了系统研究,具体工作和相应结论主要有以下几个方面:(1)针对我国建筑结构常用钢材Q235进行了高温性能试验。以往的高温材性试验一般都是稳态试验或者瞬态试验,获得材料在某一温度状态下的应力-应变关系,以及初始弹性模量、屈服强度、极限强度等力学性能指标随温度的变化规律,这些试验获得的材料高温力学性能只与温度状态有...  (本文共181页) 本文目录 | 阅读全文>>

中南大学
中南大学

无粘结预应力混凝土扁梁抗火性能的试验研究和理论分析

近年来,预应力混凝土技术已在工程领域得到了较大的发展和广泛的应用,但对其日益引起人们重视的使用安全性尤其抗火性能的研究却尚不完善。本文以无粘结预应力混凝土扁梁为对象,对无粘结预应力混凝土结构在火灾中的特性和火灾后的受力性能进行了试验研究,并采用理论分析和数值计算相结合的方法,对无粘结预应力混凝土结构的抗火性能进行了分析和探讨。主要内容包括:(1)对高温后新Ⅲ级钢筋的力学性能进行试验研究,分析总结了其各力学性能指标随所经历的高温而变化的规律,提出了相应的计算表达式以及高温后新Ⅲ级钢筋受拉应力—应变全曲线计算公式。(2)基于传热学基本原理,对钢筋混凝土结构的非线性瞬态温度场进行了分析和计算。提出了一种求解其一维温度场的解析解法,推导出理论求解公式并进行了计算。还采用有限单元法对其二维温度场进行了分析,并编制了程序进行计算。(3)对26根无粘结预应力混凝土扁梁进行了高温下受力性能的试验研究。自行研制了大型拼装式多功能电力加热炉。通过试...  (本文共169页) 本文目录 | 阅读全文>>

《林业科学》1950年20期
林业科学

37种针阔树种抗火性能及其综合评价的研究

37种针阔树种抗火性能及其综合评价的研究陈存及,何宗明,陈东华,黄勇来,谢晋生(福建林学院南平353001)摘要对福建37个针阔树种鲜叶含水率、粗脂肪、粗灰分、SiO2、挥发油含量和燃烧热、燃点、燃烧速度等10个因子进行测试,并应用A.I.D.方法将37个树种依因子的不同取值范围划分为6个抗火性能等级。其中棕榈、火力楠等4个树种为一级,抗火性能最强:毛栲、木荷等9个树种为二级,抗火性较强:格氏栲、丝栗栲等15个树种为三级;抗火性能最差的六级是马尾松、侧柏等3个树种。研究结果揭示了南方主要针阔树种抗火性规律,也为防火林带树种选择提供了理论依据。关键词抗火性能,针阔叶树种,A.I.D.方法我国南方林区人工林多数是杉、松等针对纯林,生物稳定性较差,抗灾能力很弱,容易引起病虫害和森林火灾,造成严重损失。森林防火是我国林业一项长期的战略任务,而开展生物防火是南方林区林火管理的发展方向,巳经受到森林防火专家和有关部门的高度重视[‘“‘]所谓...  (本文共9页) 阅读全文>>