受火约束钢柱的截面温度梯度效应和端弯矩效应

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1、山东建筑大学硕士学位论文题目受火约束钢柱的截面温度梯度效应和端弯矩效应国家自然科学基金资助项目(No．11272189)计：学位论文68页表格3个插图81幅评阅人：指导教师：学院院长：学位论文完成日期：基原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，论文中不合其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得山东建筑大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。学位论文作者

2、签名：学位论文使用授权声明本学位论文作者完全了解山东建筑大学有关保留、使用学位论文的规定，即：山东建筑大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权山东建筑大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，．-j-以采用影印、缩印或其它手段保存、汇编学位论文。保密论文在解密后遵守此声明。学位论文作者签名：导师签名：日期山东建筑大学硕士学位论文摘要由于轻质高强的突出材料特性使得钢结构建筑应运而生，并且在现如今钢结构已经是一种应用范围很广的结构形式了。但是钢结构最大且不可忽视

3、的缺点是其不耐火，火灾影响钢结构的力学性能，导致结构的承载力下降，最终引发破坏。考虑到火灾对钢结构建筑具有极大的破坏性，所以有必要对钢结构的抗火能力进行深入理解，以保证钢结构火灾下使用的安全性。钢柱作为结构中非常重要的竖向受力构件，影响着整体结构的承载能力，当柱子在火灾下发生破坏时，可能会引发整个结构的倒塌。因此对钢柱火灾下的安全问题进行研究分析是十分必要的。在对钢柱进行抗火分析时，将周围构件对其的边界约束作用用弹簧来代替，形成所谓的“约束钢柱”。本文应用非线性有限元程序ABAQUS进行约束钢柱火灾下的稳定承载力分析计算。计

4、算过程中只考虑钢柱绕强轴的弯曲，考虑了钢柱的初始缺陷。主要分析内容和创新点包括下面三部分：(1)均匀受火钢柱在轴向荷载作用下屈曲行为的参数分析：详细讨论了初弯曲、长细比、轴向荷载比、端部轴向约束和转动约束等参数对钢柱火灾下的受力和变形性能的影响，计算结果表明初弯曲、长细比、轴向荷载比和轴向约束作用对钢柱火灾下的稳定承载力产生不利的影响，而转动约束作用提高了钢柱火灾下的稳定承载力。(2)沿横截面非均匀温度分布钢柱在轴向荷载作用下屈曲行为的参数分析，对不同截面温差的轴向约束钢柱进行火灾下的承载力研究。通过分析计算可以看出截面温差

5、越大，钢柱的平均失效温度越低。(3)钢柱在轴向荷载和端弯矩的共同作用下，主要考察端弯矩作用对约束钢柱火灾下的稳定性的影响，并首次给出了轴向约束刚度、转动约束刚度和临界温度之间关系的3D图形，从而建立了‘安全区’和‘非安全区’的概念。计算结果表明端弯矩作用对约束钢柱火灾下的稳定承载力起着不利的作用。关键词：约束钢柱，数值模拟，火，截面温差，端弯矩，破坏温度，安全区山东建筑大学硕士学位论文Effectsoftemperaturegradientsandexternalbendingmomentsonrestrainedsteel

6、columnsinfireWangHui(StructuralEngineering)DirectedbyProf．XiFengABSTRACTBecauseofthespecialmaterialpropertiesoflightweightandhigh-strength，steelstructurebuildingsemergeinresponsetotheneedsoftimes，andnowadaystheyhavebeenextensivelyapplied．Butthepoorfireresistanceofs

7、teelstructurebuildingsisunneglectable，thefireeffectsthemechanicalpropertiesofthemandmakestheresistancedecrease，damagewillbeinducedfinally．Thefireresistanceofsteelstructurebuildingsisneededtobeunderstooddeeplyduetotheadverseeffectsofthefireonthem，inorderthatthesafet

8、yinfirecallbeensured．Steelcolumnsaretheveryimportantverticalandmechanicalmembersandeffecttheresistanceofthewholestructure．Whenthesteelcolumnsdest