受火钢拱平面外弯扭屈曲研究
发布时间：2021-10-26 04:31
随着现代建筑的发展,拱形钢结构在工程中的应用越来越广泛。但受限于钢拱结构自身的抗火能力,一旦火灾发生,将对结构造成很大的威胁。在火灾高温的作用下,钢拱可能因平面外支撑不足而发生弯扭屈曲。目前,针对受火灾高温的钢拱的平面外失稳研究还较少,未能形成完善的理论体系,这限制了拱形结构在更多方面的应用。为完善拱在火灾高温作用下屈曲行为的研究,增强钢拱结构在工程中的抗火能力,本文采用ABAQUS有限元软件,针对受不同荷载以及复杂的边界条件的圆弧钢拱在火灾高温下的平面外弯扭屈曲问题开展了一系列研究。本文首先介绍了所采用的有限元分析方法,研究了不同几何缺陷对计算结果的影响,并进行了网格收敛性分析。根据与本文研究对象相似的文献中的实验结果进行了有限元验证,证明了本文所采用的有限元数值模型建立方法的正确性。随后针对受跨中集中载荷与受全跨均布载荷的H型圆弧钢拱,得出了模型的载荷位移曲线,通过曲线获得了常温下平面外弯扭屈曲临界载荷,并研究了拱的矢跨比与两种支座形式对临界载荷的影响。随后根据所得的临界载荷,以三种不同载荷比对结构加载,并采用标准升温曲线对钢拱整体升温,得到了模型在升温过程的位移变化曲线与温度位移...
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
桥梁工
山东建筑大学硕士学位论文2在建筑结构中，一些大型公共建筑需要较大的结构内部空间，以及建筑设计有着特殊的优美造型，因此常常采用拱形屋盖。例如，新加坡国家体育场采用了可开合顶盖，其中采用了大量的钢桁架组成的拱形结构（图1.2a）；美国得克萨斯州阿灵顿的牛仔球场采用了球面顶盖，两个巨大的钢桁架拱作为顶部结构横跨了整个体育场（图1.2b）；天津奥林匹克中心体育场有“水滴”之称，其顶部采用了大量的玻璃材料，其优美的顶部造型皆采用钢拱组合而成（图1.2c）；南京奥林匹克体育中心顶部采用了跨度巨大的双斜拱，拱内设有走道（图1.2d）。另外，拱结构在地下工程以及一些工业建筑中也发挥着作用。例如隧道工程中，钢拱架的使用能够起到较好的支护作用（图1.3a）；工业厂房、仓库、飞机机库等多种领域也会采用金属拱顶作为其屋面形式（图1.3b）。（a）新加坡国家体育场（b）牛仔球场（c）天津奥林匹克中心体育场（d）南京奥林匹克体育中心图1.2大型公共建筑中的拱形结构（a）隧道钢拱架（b）拱顶工业厂房图1.3其他工程中的拱形结构
山东建筑大学硕士学位论文2在建筑结构中，一些大型公共建筑需要较大的结构内部空间，以及建筑设计有着特殊的优美造型，因此常常采用拱形屋盖。例如，新加坡国家体育场采用了可开合顶盖，其中采用了大量的钢桁架组成的拱形结构（图1.2a）；美国得克萨斯州阿灵顿的牛仔球场采用了球面顶盖，两个巨大的钢桁架拱作为顶部结构横跨了整个体育场（图1.2b）；天津奥林匹克中心体育场有“水滴”之称，其顶部采用了大量的玻璃材料，其优美的顶部造型皆采用钢拱组合而成（图1.2c）；南京奥林匹克体育中心顶部采用了跨度巨大的双斜拱，拱内设有走道（图1.2d）。另外，拱结构在地下工程以及一些工业建筑中也发挥着作用。例如隧道工程中，钢拱架的使用能够起到较好的支护作用（图1.3a）；工业厂房、仓库、飞机机库等多种领域也会采用金属拱顶作为其屋面形式（图1.3b）。（a）新加坡国家体育场（b）牛仔球场（c）天津奥林匹克中心体育场（d）南京奥林匹克体育中心图1.2大型公共建筑中的拱形结构（a）隧道钢拱架（b）拱顶工业厂房图1.3其他工程中的拱形结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]受火浅圆钢拱平面内跳跃失稳与弯曲行为分析[J]. 宋帅,谭英华,胡亚超,席丰. 应用力学学报. 2019(06)
[2]高温下与高温后Q550D高强钢材料力学性能试验[J]. 范圣刚,刘平,石可,肖韩杰,钱峰,方超. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2019(07)
[3]升温机制对膨胀型防火涂层隔热性能的影响[J]. 王玲玲,孙毅,范光明,李国强. 建筑材料学报. 2019(01)
[4]闭合截面压弯钢拱的平面外稳定性能研究[J]. 赵思远,郭彦林,王宏. 工程力学. 2016(10)
[5]高温下两铰圆弧钢拱平面内稳定临界荷载分析[J]. 李加雷,韩玉来,鞠竹,王振清. 哈尔滨工程大学学报. 2013(07)
[6]受弯圆弧拱平面外稳定承载力分析[J]. 窦超,郭彦林. 建筑结构学报. 2012(07)
[7]圆弧拱平面外弹性弯扭屈曲临界荷载分析[J]. 窦超,郭彦林. 工程力学. 2012(03)
[8]均匀受压圆弧拱平面外弹塑性稳定设计方法[J]. 窦超,郭彦林. 建筑结构学报. 2012(01)
[9]纯压抛物线拱平面内稳定性及设计方法研究[J]. 林冰,郭彦林. 建筑结构学报. 2009(03)
[10]均匀受压两铰圆弧钢拱的平面内稳定设计曲线[J]. 林冰,郭彦林,黄李骥. 工程力学. 2008(09)
博士论文
[1]大跨度钢管混凝土拱桥受力性能分析[D]. 崔军.浙江大学 2003
本文编号：3458833
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
桥梁工
山东建筑大学硕士学位论文2在建筑结构中，一些大型公共建筑需要较大的结构内部空间，以及建筑设计有着特殊的优美造型，因此常常采用拱形屋盖。例如，新加坡国家体育场采用了可开合顶盖，其中采用了大量的钢桁架组成的拱形结构（图1.2a）；美国得克萨斯州阿灵顿的牛仔球场采用了球面顶盖，两个巨大的钢桁架拱作为顶部结构横跨了整个体育场（图1.2b）；天津奥林匹克中心体育场有“水滴”之称，其顶部采用了大量的玻璃材料，其优美的顶部造型皆采用钢拱组合而成（图1.2c）；南京奥林匹克体育中心顶部采用了跨度巨大的双斜拱，拱内设有走道（图1.2d）。另外，拱结构在地下工程以及一些工业建筑中也发挥着作用。例如隧道工程中，钢拱架的使用能够起到较好的支护作用（图1.3a）；工业厂房、仓库、飞机机库等多种领域也会采用金属拱顶作为其屋面形式（图1.3b）。（a）新加坡国家体育场（b）牛仔球场（c）天津奥林匹克中心体育场（d）南京奥林匹克体育中心图1.2大型公共建筑中的拱形结构（a）隧道钢拱架（b）拱顶工业厂房图1.3其他工程中的拱形结构
山东建筑大学硕士学位论文2在建筑结构中，一些大型公共建筑需要较大的结构内部空间，以及建筑设计有着特殊的优美造型，因此常常采用拱形屋盖。例如，新加坡国家体育场采用了可开合顶盖，其中采用了大量的钢桁架组成的拱形结构（图1.2a）；美国得克萨斯州阿灵顿的牛仔球场采用了球面顶盖，两个巨大的钢桁架拱作为顶部结构横跨了整个体育场（图1.2b）；天津奥林匹克中心体育场有“水滴”之称，其顶部采用了大量的玻璃材料，其优美的顶部造型皆采用钢拱组合而成（图1.2c）；南京奥林匹克体育中心顶部采用了跨度巨大的双斜拱，拱内设有走道（图1.2d）。另外，拱结构在地下工程以及一些工业建筑中也发挥着作用。例如隧道工程中，钢拱架的使用能够起到较好的支护作用（图1.3a）；工业厂房、仓库、飞机机库等多种领域也会采用金属拱顶作为其屋面形式（图1.3b）。（a）新加坡国家体育场（b）牛仔球场（c）天津奥林匹克中心体育场（d）南京奥林匹克体育中心图1.2大型公共建筑中的拱形结构（a）隧道钢拱架（b）拱顶工业厂房图1.3其他工程中的拱形结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]受火浅圆钢拱平面内跳跃失稳与弯曲行为分析[J]. 宋帅,谭英华,胡亚超,席丰. 应用力学学报. 2019(06)
[2]高温下与高温后Q550D高强钢材料力学性能试验[J]. 范圣刚,刘平,石可,肖韩杰,钱峰,方超. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2019(07)
[3]升温机制对膨胀型防火涂层隔热性能的影响[J]. 王玲玲,孙毅,范光明,李国强. 建筑材料学报. 2019(01)
[4]闭合截面压弯钢拱的平面外稳定性能研究[J]. 赵思远,郭彦林,王宏. 工程力学. 2016(10)
[5]高温下两铰圆弧钢拱平面内稳定临界荷载分析[J]. 李加雷,韩玉来,鞠竹,王振清. 哈尔滨工程大学学报. 2013(07)
[6]受弯圆弧拱平面外稳定承载力分析[J]. 窦超,郭彦林. 建筑结构学报. 2012(07)
[7]圆弧拱平面外弹性弯扭屈曲临界荷载分析[J]. 窦超,郭彦林. 工程力学. 2012(03)
[8]均匀受压圆弧拱平面外弹塑性稳定设计方法[J]. 窦超,郭彦林. 建筑结构学报. 2012(01)
[9]纯压抛物线拱平面内稳定性及设计方法研究[J]. 林冰,郭彦林. 建筑结构学报. 2009(03)
[10]均匀受压两铰圆弧钢拱的平面内稳定设计曲线[J]. 林冰,郭彦林,黄李骥. 工程力学. 2008(09)
博士论文
[1]大跨度钢管混凝土拱桥受力性能分析[D]. 崔军.浙江大学 2003
本文编号：3458833
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