基于火災(zāi)下平面鋼框架熱——結(jié)構(gòu)耦合分析

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1、105304Z學(xué)大警OfTechnology碩士學(xué)位論文MASTERDISSERTATloNo論文題目：火災(zāi)下平面鋼框架熱一結(jié)構(gòu)耦臺分析學(xué)位類別：——9里!主學(xué)科專業(yè)：工程領(lǐng)域)作者姓名：導(dǎo)師姓名：完成時間：結(jié)構(gòu)工程洪慶爾完海鷹教授2007年5月工嘶肥～一舍一火災(zāi)下平面鋼框架熱——結(jié)構(gòu)耦合分析摘要鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展與日俱增，但耐火性能差是鋼結(jié)構(gòu)的一個致命缺點，鋼材的強(qiáng)度、彈性模量等基本力學(xué)性能指標(biāo)在高溫下急劇下降，一旦發(fā)生火災(zāi)鋼結(jié)構(gòu)就有可能發(fā)生嚴(yán)重的破壞。目前我國的鋼結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計主要采用基于試驗的構(gòu)件抗火設(shè)計方法，這種方法很難模擬構(gòu)件在整體結(jié)構(gòu)中的荷載分布、大小以及端部約

2、束情況的影響?；阡摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的一些問題，本文用ANSYS分析了一鋼框架在火災(zāi)下溫度的分布和應(yīng)力分布隨時間的變化，對構(gòu)件在破壞時的溫度和應(yīng)力分布進(jìn)行了一定的分析，得出了一些結(jié)論。關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)抗火、火災(zāi)荷載、熱——結(jié)構(gòu)耦合分析、工字鋼梁Thermal—stucturecoupledanalysisofplanesteelframeunderthefireABSTRACTThesteelstructuredevelopmentgrowsdaybyday,butthepoorfire·resistanceabilityisthemainweaknessofsteel

3、structureinthatitsmechanicalpropertysuchasstrengthandelasticmodulusdecreaseseverelyinhi曲temperature．WhenthefireOCgBI'S，severedamagewillhappentothesteelstructure．InChina，test-basedfireresistancedesignmethodistheprevailingfireresistancedesignmethodforsteelstructure．However,usingthetest-b

4、asedfireresistancedesignmethod，itishardtosimulatethemagnitudeanddistributionofloadsandtheendrestrictioncondffionsofthespecimensinthestructure．Basedontheproblemsaboutthefiresafetydesignofsteelstructure，thisarticleanalyzedthetemperaturedistributionandthestressdistributionastimechangeofas

5、teelframeunderthefirewithANSYS，carriedonthecertainanalysistothetemperatureandthestressdistributionofthecomponentindestructiontime，gotsomeconclusions．Keywords：firesafetyofsteelstructure，fireload，thermal—stucturecoupledanalysis，I-sectiongirder插圖目錄圖2．1室內(nèi)火災(zāi)的發(fā)展過程????圖2．2IS0834標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線????????

6、?????????????．13圖2．3標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)與實際火災(zāi)曲線比較?????????????????15圖2．4等效爆火時間????????????????????????15圖2．5材料單元熱平衡圖?????圖2．6火災(zāi)下無保護(hù)層鋼構(gòu)件升溫計算模型??????????????19圖3．1分段直線模型????????????????????????25圖3．2典型蠕變曲線????????????????????????26圖3．3碳鋼松弛曲線????????????????????????27圖4．I受火框架模型????????????????????????29圖

7、4．2梁、柱截面尺寸???????????????????????29圖4．3SOLID70單元幾何模型????????????????????30圖4．4受火梁柱的有限元模型????????????????????31圖4．5梁、柱受火形式???????????????????????33圖4．6不同時刻的梁截面溫度云圖??????????????????35圖4．7梁截面不同位置的溫度一時間曲線???????????????36圖4．8柱截面不同時刻的溫度分布云圖????????????????38圖4．9完整的框架模型???????????????????