約束鋼梁在升溫段和降溫段的反應及梁柱節(jié)點的破壞研究.pdf

1、鋼結(jié)構(gòu)抗火的目的是使結(jié)構(gòu)在火災發(fā)生后一定的時間內(nèi)免于倒塌，以保證建筑物內(nèi)人員安全撤離及消防隊有充足時間滅火。由于確定一結(jié)構(gòu)在火災下的整體穩(wěn)定性存在相當?shù)碾y度，目前國內(nèi)外規(guī)范都是通過保證單獨構(gòu)件在火災下的穩(wěn)定來確保整體結(jié)構(gòu)在火災下的安全。最初的鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計以基于試驗的設(shè)計方法為主，由于該方法存在一系列的不足，鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計方法逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榛谟嬎愕脑O(shè)計方法。不管是基于試驗的設(shè)計方法，還是基于計算的設(shè)計方法，都是將構(gòu)件從整體結(jié)構(gòu)中分離出來，

2、獨立的進行抗火設(shè)計，通過保證單獨構(gòu)件火災下的承載能力來確保整體結(jié)構(gòu)在火災下的安全。隨著鋼結(jié)構(gòu)抗火研究的發(fā)展，國內(nèi)外越來愈多的研究者對這一方法提出質(zhì)疑，因為單獨構(gòu)件的受力狀態(tài)及約束條件與實際結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件有很大不同，整體結(jié)構(gòu)不僅對構(gòu)件存在約束，而且構(gòu)件對整體結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生反作用，因而以單獨構(gòu)件的火災反應來代表實際結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的火災反應，進而據(jù)此評估火災下整體結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定性就會有很大誤差。 對火災下受約束鋼構(gòu)件的研究基本上始于上個世紀9

3、0年代中期。在這十多年中，已經(jīng)取得了一些成果，例如可以采用有限元方法較好的模擬約束鋼梁在火災下的反應、進行參數(shù)分析，提出了簡化的分析理論，但是在有些方面仍有些不足或研究空白，本文即在前人研究的基礎(chǔ)上，對約束鋼梁的研究做了一些補充，主要如下： (1)以前約束鋼梁的分析理論中，由于模型中截面應力發(fā)展在彈性段向塑性段轉(zhuǎn)變時有突變，使梁的變化在彈性段與塑性段不連續(xù)，本文提出了連續(xù)過渡的應力應變發(fā)展理論，解決了這一問題； (2)約

4、束鋼梁自身的剛度，對約束鋼梁的反應有重要影響，但目前約束鋼梁的分析理論中，未能很好的考慮約束鋼梁自身剛度的變化。本文根據(jù)曲梁的變形特點和虛功原理，分析了約束鋼梁自身剛度的變化過程。 (3)以前的研究中，還未見有文獻對火災下約束鋼梁局部屈曲的問題進行研究，然而，局部屈曲對梁內(nèi)軸力變化有很大影響，本文根據(jù)彈塑性屈曲理論，對此進行了分析，填補了空白。 (4)以前的研究中，還未見有文獻對約束鋼梁在降溫段的反應進行研究。作者對此進

5、行了理論研究和試驗研究。研究表明在降溫段約束鋼梁內(nèi)會產(chǎn)生很大的軸向拉力，影響鋼梁內(nèi)力分布，對梁端節(jié)點的安全也有很大影響。 (5)目前的設(shè)計方法中，從不考慮梁內(nèi)軸向拉力對梁端節(jié)點的影響，而實際上在降溫段約束鋼梁內(nèi)會產(chǎn)生很大軸力，進行節(jié)點設(shè)計時不考慮此軸力影響將造成很大的安全隱患，本文對此進行了研究，并提出了較實用的設(shè)計方法。 針對以上問題和不足，作者提出了新的分析理論和方法，并進行了試驗驗證。采用本文理論，分析了約束剛度、荷載比、