考虑蠕变效应的约束钢梁抗火性能研究

发布时间：2018-06-02 17:35

  本文选题：蠕变 + 约束　； 参考：《重庆大学》2015年硕士论文

【摘要】：在高温和荷载作用下钢材产生明显的蠕变变形,对钢结构在火灾下的变形和受力性能产生较大的影响。约束钢梁由于“悬链线”效应,受火时间长,破坏温度高,蠕变对其影响较大。目前各国的抗火规范主要是针对独立构件,没有有效的计算约束钢梁抗火性能的方法,更没有明确的给出考虑高温蠕变的分析方法。本文在已有约束钢梁分析方法的基础上,对钢梁截面进行了离散化,考虑了蠕变等因素,提出了考虑蠕变的约束钢梁计算方法。与试验数据的对比验证了此方法的准确性。分析表明蠕变对约束钢梁有较大的影响。对五种常见的蠕变模型进行了对比,分析了这五种蠕变模型对约束钢梁抗火分析结果的影响。发现Norton蠕变模型的计算结果与试验吻合最好。利用有限元软件ANSYS建立了约束钢梁抗火分析模型,采用约束钢梁抗火试验数据对模型进行了验证。分析发现仅仅通过应力-应变关系考虑蠕变不能较好的模拟约束钢梁中蠕变的发展,而采用Poh模型的应力-应变关系并考虑Norton蠕变模型与试验数据吻合最好。利用验证后的分析模型,进行参数分析,发现转动约束刚度、屈服强度、升温速率和跨高比等都对约束钢梁的临界温度有明显的影响。目前的抗火规范给出的约束钢梁抗火设计方法没能充分考虑到这些参数的影响。本文对参数分析的结果进行回归分析,给出了适用的考虑蠕变的约束钢梁抗火简化计算方法。
[Abstract]:The creep deformation of steel under high temperature and load has a great influence on the deformation and mechanical properties of steel structure under fire. Because of the catenary effect, the restrained steel beam is subjected to fire for a long time and has a high failure temperature, which is influenced greatly by creep. At present, the fire resistance codes in various countries are mainly for independent members, and there is no effective method to calculate the fire resistance of restrained steel beams, and there is no explicit analysis method considering high temperature creep. In this paper, based on the existing analysis methods of restrained steel beams, the section of steel beams is discretized, the creep and other factors are taken into account, and the calculation method of constrained steel beams considering creep is put forward. The accuracy of this method is verified by comparison with experimental data. The analysis shows that creep has great influence on confined steel beam. In this paper, five creep models are compared, and the influence of these creep models on the results of fire resistance analysis of confined steel beams is analyzed. It is found that the calculated results of the Norton creep model are in good agreement with the experimental results. The fire resistance analysis model of restrained steel beam is established by using finite element software ANSYS, and the model is verified by the fire resistance test data of constrained steel beam. It is found that considering creep only through stress-strain relationship is not a good way to simulate the creep development in confined steel beams, but the stress-strain relationship using Poh model and considering Norton creep model are in good agreement with experimental data. By using the verified analysis model and parameter analysis, it is found that rotational restraint stiffness, yield strength, heating rate and the ratio of span to height have obvious influence on the critical temperature of restrained steel beam. The fire resistance design method of restrained steel beams given in the current fire resistance code fails to fully take into account the influence of these parameters. In this paper, the regression analysis of the results of parameter analysis is carried out, and a suitable simplified calculation method for fire resistance of restrained steel beams considering creep is given.
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU391;TU352.5

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本文编号：1969608