不锈钢梁抗火性能的理论分析与试验研究

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1、隶南大·粤硕士学位论文万方数据不锈钢梁抗火性能的理论分析与试验研究专业名称：结捡王猩研究生姓名：基逝区导师姓名：菹圣区4万方数据TheoreticalAnalysisandExperimentalResearchofStainlessSteelBeam，SFireResistanceADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringByXiaXin．feng—Supervisedbyk曙ro

2、f．FanSheng—gangCollegeofCivilEngineering一SoutheastUniversityJune2014万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：夏巡逊日期：巡弛·

3、3嗡东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：吾阻导师签名：日期：冽望垒＆盆!『7Q万方数据摘要近年来，伴随着我国经济的迅猛发展，建筑行业呈现出日新月异的风貌，新材料和新技术在建筑领域的应用也取得了前所

4、未有的进步。不锈钢因其良好的力学性能、超强的耐腐蚀性能和完美的外观，受到了当今建筑师和结构工程师的青睐。然而，建筑火灾作为人类自然灾害之一，近年来频繁发生，火灾作用下建筑结构的安全性面临前所未有的挑战。不锈钢结构作为新型建筑材料结构，往往由于具有良好的外观效果，一般不采用任何防火措施，其在火灾作用下的受力性能显得尤为重要。目前，我国对高温下不锈钢材料的力学性能研究相对较少，对火灾作用下构件的抗火性能研究几乎空白。基于上述背景，本文对不锈钢梁抗火性能开展了试验研究与数值模拟分析，揭示了不锈钢梁在火灾下的受力性

5、能与破坏机理，并给出了不锈钢梁的抗火设计方法。基于国产奥氏体不锈钢材料$30408，本文进行了3个常温下的力学性能试件试验研究，18个高温稳态下的力学性能试件试验研究，2个自由膨胀试件试验研究和26个高温瞬态下的力学性能试件试验研究。材料力学性能试验结果表明：Rasmussen推荐的修正的两阶段Ramberg．Osgood材料模型能够很好地模拟常温下不锈钢材料的非线性应力．应变关系，JuChen推荐的修正的两阶段Ramberg．Osgood材料模型能够很好地模拟高温稳态下不锈钢材料的非线性应力一应变关系，但

6、两个模型中的硬化指数聍和珈以及参数m和mo均需依据试验数据进行修正；采用瞬态试验方法获得的不锈钢材料应力．应变曲线与稳态试验的结果存在一定的差异，在600℃范围内，差异不是很明显，当温度超过600℃时，两者差异随温度升高而逐渐增大。为了考察火灾作用下不锈钢梁的受力性能，本文在常温和高温不锈钢材料力学性能的试验基础上，又开展了6根矩形管不锈钢梁的抗火性能试验研究。通过试验研究揭示了不锈钢梁在火灾作用下的破坏机理与破坏过程，得到了各个不锈钢梁试件的表面温度．时间曲线、跨中竖向变形．时间曲线和临界温度，以及水平抗

7、火试验炉的炉温曲线。试验结果表明：荷载比对火灾下不锈钢梁抗火性能的影响较为明显；荷载比一定时，试件截面高度的不同会影响不锈钢梁的抗火性能，但影响较小。采用有限元软件ABAQUS对试验中不锈钢梁试件的抗火性能进行了数值模拟分析，并将分析结果与试验结果进行对比，两者吻合较好，从而验证了有限元分析方法的准确性。在此基础上，本文对影响不锈钢梁抗火性能的关键因素进行了参数化分析。分析结果表明：本文的有限元模型能够较准确地反映实际不锈钢梁的抗火性能，其中影响不锈钢梁抗火性能的关键因素是截面最大弯矩和截面抵抗矩。本文最后

8、对现有的不锈钢梁抗火设计方法进行了归纳与提炼，并在此基础上，以有限元分析为基础，拟合出了不锈钢梁高温下的承载力计算公式和恒载下的临界温度计算公式。采用拟合的临界温度计算公式对本文试验中不锈钢梁试件的临界温度进行了计算，并与试验结果对比，发现此公式具有较好的精度，能够适用于一般情况下临界温度的计l万方数据东南大学硕士学位论文算。关键词：不锈钢梁；抗火性能；临界温度；荷载比；稳态试验；瞬态试验n万方数据Abstact