高温下弹性压弯钢构件稳定性分析

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钢结构构件与砖混结构、钢筋混凝土结构相比,强度较高、重量小、延性大、抗震性能好、施工进度快、布局灵活、可重复使用、环保等突出优点。因此在建筑中大量应用钢结构。但耐火问题是钢结构的致命缺点。火灾下,因温度的升高,钢结构的材料性能和力学性能与常温下相比有很大的变化。如温度为3000C时,钢材的屈服强度和弹性模量开始明显下降;当温度为4000C时,屈服强度下降到室温下的一半,弹性模量下降到室温下的60%左右;6000C后钢材发生显著的塑性变形,丧失了刚度和强度。又由于建筑的框架结构中大量存在钢压弯构件,压弯构件兼有受压和受弯的功能,在火灾中更容易受到破坏,给人们的生命财产造成巨大的危害。因此,本文以高温下钢压弯构件为例进行分析。首先,本文叙述了高温下钢结构国内外研究现状,阐述了火灾的危害及发展过程,并得到了火灾下钢材的热物理性能及力学性能各国的研究现状及其变化规律,同时给出了钢结构的防火保护措施。其次,总结了高温下火灾的传热过程,传热方式,并给出了高温下温度的升温计算方法及构件升温的计算方法。由常温下两端铰接横向荷载作用下弹性压弯构件稳定性分析方法,推导出了高温下两端铰接横向荷载作用下弹性压弯构件稳定性分析方法。最后,以均布荷载和集中荷载作用下的压弯构件为例,分别分析了有保护层作用,高温下两种荷载形式的压弯构件的各物理参数随温度的变化规律,同时用推导出的高温下压弯构件稳定性分析方法,判断了算例中构件在火灾中的稳定性,并且通过ANSYS有限元软件对均布荷载和集中荷载作用下的压弯构件进行了分析,并作了相应的总结。
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