热力耦合作用下钢框架数值分析与试验方法研究
本文选题:热力耦合 + 钢框架 ; 参考:《安徽建筑大学》2016年硕士论文
【摘要】:随着近几年的大量研究,钢结构的抗火研究虽然已经取得了一定的成果,但是钢结构的抗火设计的整体性研究还不够成熟仍未形成统一的规范和标准。钢框架结构是钢结构的一种重要结构形式,应用更是十分的广泛。钢框架是由钢柱、钢梁、节点等各个构件组合而成,其中钢框架的关键构件对结构整体具有十分重要的地位。由于钢结构的抗火性能的不足,那么热力耦合作用下钢框架关键构件的破坏将对整个框架结构稳定形成极大的不利影响。因此,对钢框架以及其关键构件在热力耦合作用下的研究也一直是结构安全体系的研究要点。本文主要做了以下研究工作:一、常温下钢框架整体结构进行ANSYS有限元数值分析。通过ANSYS有限元分析常温下钢框架的整体受力及各个构件的受力情况,并根据钢框架关键构件的判定公式确定了钢框架的底层中柱和底层梁为钢框架的关键构件。二、钢框架在热力耦合作用下数值计算与试验数据对比分析。基于国际标准组织ISO834标准升温曲线的基础上,对相同工况下的钢框架进行数值分析,将分析数据与试验数据对比分析,验证有限元对钢框架热力耦合作用的合理性与科学性。三、热力耦合作用下钢框架关键构件的数值分析。对不同工况下的钢框架进行数值分析,判断在常温下的关键构件在热力耦合作用下是仍为关键构件,即底层中柱和底层梁为关键构件,同时研究了不同工况下关键构件的受力区别和对钢框架整体变形以及稳定的影响。四、基于学校试验平台,总结结构试验方法,制定了钢框架火灾试验方案,包括试验的加温、加载和测量等。五、运用所作的研究,对本文研究问题进行了总结,并对其中的不足,以及有待进一步加强研究的问题提出来展望。主要结论为:1)钢框架整体结构的关键构件位于底层中柱;2)钢框架关键构件的加强,能够对整体结构的抗火性能起到增强作用作用,应加强对钢框架关键构件的防火保护意识;3)钢梁对结构的抗火性能影响较弱,在结构的防火设计中可适当减少防火保护。通过对热力耦合作用下钢框架关键构件受力ANSYS有限元分析与试验总结,希望能为今后的钢框架结构抗火研究提供一些参考意见。
[Abstract]:With a great deal of research in recent years, although some achievements have been made in the study of fire resistance of steel structure, the overall study of fire resistance design of steel structure is not yet mature enough to form a unified standard and standard. Steel frame structure is an important structural form of steel structure, and its application is more extensive. Steel frame is made of steel column, Steel frames, joints and other components are combined, among which the key components of the steel frame have a very important position on the whole structure. Because of the lack of fire resistance of steel structures, the failure of the key components of the steel frame under the effect of thermal coupling will have a great adverse effect on the stability of the whole frame structure. The research of key components under the effect of thermal coupling has always been the main point of the structural safety system. The main work of this paper is as follows: first, the finite element analysis of the whole structure of steel frame at normal temperature is carried out by ANSYS finite element analysis. The force of the steel frame at normal temperature and the stress of each member under normal temperature are analyzed by ANSYS finite element method, and according to the steel The key component of the frame determines the key component of the steel frame's bottom column and the bottom beam as the steel frame. Two, the numerical calculation and experimental data of the steel frame are compared with the experimental data under the thermal coupling effect. Based on the ISO834 standard temperature rise curve of the international standard organization, the steel frame under the same working condition is analyzed. Analysis of data and test data to verify the rationality and scientificalness of finite element method for the thermal coupling of steel frame. Three, numerical analysis of key members of steel frame under thermal coupling. Numerical analysis of steel frames under different working conditions is carried out to determine that the key components under thermal coupling under normal temperature are still the key components. At the same time, the key components of the bottom middle column and the bottom beam are the key components. At the same time, the force difference and the influence on the whole deformation and stability of the steel frame are studied under different working conditions. Four, based on the school test platform, the structural test method is summed up, and the fire test scheme of the steel frame is formulated, including the temperature, loading and measurement of the test. Five. The main conclusions are as follows: 1) the key components of the steel frame structure are in the bottom middle column; 2) the strengthening of the key components of the steel frame can enhance the fire resistance of the whole structure. To strengthen the awareness of fire protection and protection for key members of steel frame; 3) steel beam has a weak impact on the fire resistance of the structure, and can appropriately reduce the fire protection in the fire protection design of the structure. Through the finite element analysis and test of the stress ANSYS of the key members of the steel frame under the thermal coupling effect, it is hoped that it can provide the fire resistance research for the steel frame structure in the future. Some suggestions.
【学位授予单位】:安徽建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TU391
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,本文编号:1910988
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