钢框架结构过火冷却后可靠性研究

发布时间：2017-06-09 17:07

  本文关键词：钢框架结构过火冷却后可靠性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在当前的时代背景下,新型的建筑工程材料陆续被研究发明出来,并逐渐应用到实际工程之中。尤其是钢结构的应用,随着建筑市场的发展越来越呈现出个性化、多元化和创新化,钢结构建筑也愈加受到工程师和使用者的青睐。相较于钢结构的诸多优点,其耐火性差的特点尤为突出。关于钢结构防火性能化的研究,国内外学者虽然起步较晚,但仍做了大量的理论探讨和试验研究。而对于火灾后钢结构性能的研究则相对较少,为了充分发挥钢结构的材料性能和经济特性,以及节约时间成本和经济成本,本文结合可靠度理论对钢结构发生火灾后的可靠性进行了研究。首先,本文简要的分析了钢结构建筑发生火灾的危害。以Q235钢为例,根据相关研究资料,对过火冷却后结构钢的主要材料力学性能(屈服强度fy(T)、抗拉强度fu(T))的变化及变化规律进行了研究分析,考虑了不同冷却方式对冷却后结构钢力学性能的影响。其次,提出在不同极限状态下建立结构功能函数,以可靠概率、失效概率与可靠指标来表征结构的可靠性。在计算结构可靠度的随机过程中,考虑了几种常见基本随机变量的概率分布形式以及非正态分布变量的当量正态化方法。简单介绍了用以计算结构可靠度的一次二阶矩法、二次高阶矩法、渐近积分法、响应面法等方法。其中,详细的叙述了计算结构失效概率最基本和常用的中心点法和JC法,并且均辅以具体算例说明。随后又结合具体算例介绍了运用MATLAB编程辅助计算结构可靠度的过程和方法,列出了一些常见的MATLAB程序标识符和功能函数语句。由于结构钢在高温状态下依然可视为延性材料,故以截面塑性铰的出现来计算过火冷却后钢结构的可靠度,进而分析其可靠性。最后,对过火冷却后钢结构门式刚架的可靠度以JC法进行实例计算,分析门式刚架的最不利失效模式,并在该失效模式下建立结构功能函数。同时列出了能够影响门式刚架结构可靠度的随机变量,着重考虑了不同冷却方式对结构材料力学性能及其可靠度的影响。以目标可靠度指标衡量结构的失效状况,实现了用MATLAB软件对计算过程的程序化、自动化。
【关键词】：钢结构 过火冷却 结构可靠度 门式刚架
【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
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 引言12-20
• 1.1.1 钢结构过火冷却后性能变化研究历史与现状13-16
• 1.1.2 钢框架结构可靠度研究历史与现状16-20
• 1.2 研究中出现的问题20-21
• 1.3 本文的主要内容21-22
• 第二章 钢结构过火冷却后力学性能变化分析22-33
• 2.1 钢结构建筑火灾案例22-23
• 2.2 钢结构建筑火灾危害分析23-26
• 2.2.1 建筑钢结构的优点24-25
• 2.2.2 建筑钢结构的缺陷25-26
• 2.3 钢结构过火冷却后材料性能变化研究26-32
• 2.3.1 高温冷却后钢材的力学性能变化规律26-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 建筑钢结构的可靠度研究33-55
• 3.1 结构可靠度概述33-44
• 3.1.1 结构的极限状态33-35
• 3.1.2 结构的可靠概率和失效概率35-36
• 3.1.3 结构的可靠指标36-37
• 3.1.4 安全系数与分项安全系数37-39
• 3.1.5 基本随机变量的概率统计分布模型39-41
• 3.1.6 结构的体系可靠度41-44
• 3.2 过火冷却后门式刚架可靠度分析44-53
• 3.2.1 引言44
• 3.2.2 过火冷却后门式刚架可靠度计算方法44-49
• 3.2.3 结构可靠度计算的MATLAB实现49-50
• 3.2.4 结构可靠度的Monte-Carlo模拟分析50-53
• 3.3 本章小结53-55
• 第四章 门式刚架过火冷却后可靠性分析55-62
• 4.1 过火冷却后门式刚架材料性能变化55-56
• 4.1.1 自然冷却55-56
• 4.1.2 喷水冷却56
• 4.2 过火冷却后门式刚架可靠度计算56-61
• 4.2.1 结构失效模式及功能函数的确定56-57
• 4.2.2 目标可靠度指标的确定57-58
• 4.2.3 门式刚架可靠度计算变量参数的选取58-59
• 4.2.4 非正态分布变量的当量正态化59
• 4.2.5 自然冷却方式下的结构可靠度指标 βn59-61
• 4.2.6 喷水冷却方式下的结构可靠度指标 βw61
• 4.3 本章小结61-62
• 第五章 结论与展望62-64
• 5.1 本文研究结论62-63
• 5.2 有待深入研究的问题63-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68
• 作者简介68

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