不同升温条件下钢框架火灾性能的模拟研究
发布时间：2020-07-10 15:17
【摘要】： 采用大型通用有限元分析软件ANSYS对不同升温条件下整体钢框架火灾性能进行了数值模拟分析,考虑了材料非线性、几何非线性及接触非线性等多种非线性因素的影响,试验结果验证了分析模型的正确性和可靠性。用非线性有限元分析方法及弹塑性力学理论分析了升温条件对破坏模式及变形的影响,根据分析结果提出了一些对于今后设计有参考意义的建议。 1.分析了升温条件对四面受火H型截面钢柱抗火能力的影响。 对H型截面钢柱进行了特征值屈曲分析,判断其火灾下的失稳模态;在特征值屈曲分析的基础上,进行非线性屈曲计算,考虑了初始缺陷的影响,更加准确地反映出钢柱的抗火性能;研究了升温条件对钢柱抗火性能的影响。 研究结果表明:升温条件对四面受火钢柱的失稳模式影响没有影响,但对其挠度和轴向变形有一定影响。 2.分析了火灾中升温条件对整体钢框架性能的影响。 对整体钢框架进行了有限元分析。梁柱采用半刚性连接。比较了不同升温条件下,整体钢框架的破坏模式,梁的中跨挠度、柱的竖向变形、柱的侧向变形以及混凝土楼板的变形。 研究结果表明:升温条件对其破坏模式影响不大,但对梁的中跨挠度、柱的竖向变形、柱的侧向变形以及混凝土楼板的变形有一定影响。
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TG142.15
【图文】：
2）第二类边界条件是指物体边界上的热流密度已知，即：g( x,y,z)nTk = （式中 q 为已知热流密度（常数）；g(x,y,z)为已知热流密度函数。3）第三类边界条件是指物体相接触流体介质的温度和换热系数已知，即= Γ Γ|()|fTTnTk α（式中：Tf为流体介质的温度、α 为换热系数，可以是常数，也可以是随时间数。始条件是指热传导过程开始时物体在整个区域所具有的温度为已知值，即0( , )t x y== （式中：T0是已知常数，表示物体初始温度已知； ( x , y)是已知函数，表示是非均匀的。 热空气和构件间的传热和构件之间的热传递包括两部分：热对流和热辐射[28]。
的不考虑强化的单向应力作用下的应力-应变关系为基础(图3-1 所示)建立高温下钢材、高强度螺栓的应力-应变本构关系。高温下的屈服强度、比例极限、弹性模量根据表 3-3 选取。表 3-3 本文采用的高温下钢材的强度和初始弹性模量折减系数结构钢力学性能折减系数温度（℃）屈服强度yTyf /f比例极限pTyf /f弹性模量EET/20 1.000 1.000 1.000100 0.963 0.963 1.000200 0.900 0.726 0.900300 0.782 0.479 0.800400 0.699 0.294 0.700500 0.592 0.273 0.600600 0.396 0.152 0.310700 0.224 0.073 0.130800 0.110 0.050 0.090900 0.060 0.0375 0.06751000 0.040 0.025 0.0451100 0.020 0.0125 0.02251200 0.000 0.000 0.0003.3.4 高温下结构钢的热膨胀系数ECCS给出的结构钢热膨胀与温升关系得拟合公式为[46]：82540.4101.210310 =×Δ+×Δ ×ΔTTll(3-16)式中： Δl -温度升高引起的构件的伸长，m ；l -升温前构件的长度， m ；ECCS建议和欧洲规范EUROCODE3采用的平均热膨胀系数为：51.410 =× ΔΔ=lTlas(3-17)
真实燃烧实验进行了模拟。研究单根钢结构柱受火,而与其相连的钢梁保持室温(20°C),并且该钢梁对受火的钢结构柱进行轴向约束,图4-1为火灾时,钢柱受轴向荷载N的作用且有轴向约束的力学模型,该弹簧刚度由与柱端 B 相连的钢梁提供。
本文编号：2749090
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TG142.15
【图文】：
2）第二类边界条件是指物体边界上的热流密度已知，即：g( x,y,z)nTk = （式中 q 为已知热流密度（常数）；g(x,y,z)为已知热流密度函数。3）第三类边界条件是指物体相接触流体介质的温度和换热系数已知，即= Γ Γ|()|fTTnTk α（式中：Tf为流体介质的温度、α 为换热系数，可以是常数，也可以是随时间数。始条件是指热传导过程开始时物体在整个区域所具有的温度为已知值，即0( , )t x y== （式中：T0是已知常数，表示物体初始温度已知； ( x , y)是已知函数，表示是非均匀的。 热空气和构件间的传热和构件之间的热传递包括两部分：热对流和热辐射[28]。
的不考虑强化的单向应力作用下的应力-应变关系为基础(图3-1 所示)建立高温下钢材、高强度螺栓的应力-应变本构关系。高温下的屈服强度、比例极限、弹性模量根据表 3-3 选取。表 3-3 本文采用的高温下钢材的强度和初始弹性模量折减系数结构钢力学性能折减系数温度（℃）屈服强度yTyf /f比例极限pTyf /f弹性模量EET/20 1.000 1.000 1.000100 0.963 0.963 1.000200 0.900 0.726 0.900300 0.782 0.479 0.800400 0.699 0.294 0.700500 0.592 0.273 0.600600 0.396 0.152 0.310700 0.224 0.073 0.130800 0.110 0.050 0.090900 0.060 0.0375 0.06751000 0.040 0.025 0.0451100 0.020 0.0125 0.02251200 0.000 0.000 0.0003.3.4 高温下结构钢的热膨胀系数ECCS给出的结构钢热膨胀与温升关系得拟合公式为[46]：82540.4101.210310 =×Δ+×Δ ×ΔTTll(3-16)式中： Δl -温度升高引起的构件的伸长，m ；l -升温前构件的长度， m ；ECCS建议和欧洲规范EUROCODE3采用的平均热膨胀系数为：51.410 =× ΔΔ=lTlas(3-17)
真实燃烧实验进行了模拟。研究单根钢结构柱受火,而与其相连的钢梁保持室温(20°C),并且该钢梁对受火的钢结构柱进行轴向约束,图4-1为火灾时,钢柱受轴向荷载N的作用且有轴向约束的力学模型,该弹簧刚度由与柱端 B 相连的钢梁提供。
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1 李国强;不同升温条件下钢框架火灾性能的模拟研究[D];天津理工大学;2009年
本文编号：2749090
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